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안전성연구소, 장관 오가노이드 기능 정량적 평가 기술 개발

등록 2021.12.09 12:50:28

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기사내용 요약

임피던스를 활용한 평가시스템 제시
마이크로바이옴 효능 및 장 질환 치료제 개발 기대

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[대전=뉴시스] 성숙화 및 막 손상에 따른 임피던스 변화. 성숙화된 HIO의 경우 막의 무결성이 증가돼 대조군에 비해 임피던스 저항이 증가하는 것과 트립신 처리에 의한 손상이 느리게 나타나는 것을 확인할 수 있다. *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 안전성평가연구소는 줄기세포로 만든 장기유사체 '오가노이드(Organoid)'의 막 기능성을 정량적으로 측정할 수 있는 '임피던스(저항값) 평가 시스템'을 개발했다고 9일 밝혔다.

인체의 장관(腸管) 막은 소화, 흡수과정에서 미생물이나 항원, 독소 등이 혈류로 유입되는 것을 차단하는 면역학적 기능을 수행, 장관 막이 정상적인 기능을 하지 못하게 되면 심각한 면역반응 및 만성 면역질환이 유발된다.

최근 오가노이드 기술의 발전으로 인체 장관과 유사한 기능을 가진 줄기세포 유래 장관 오가노이드 모델이 개발돼 새로운 치료제 개발 뿐만 아니라 독성평가 모델이 제시되고 있다.

현재 장관 오가노이드의 막 기능 또는 무결성(Barrier Integrity)을 평가하는 방법으로 TEER(Transepithelial/transendothelial electrical resistance) 시스템이 대표적으로 활용되고 있으나 이는 오가노이드를 분해해 측정하기 때문에 분해과정에서 오가노이드 특성이 변화할 수 있다.

 또 장관 오가노이드는 다차원의 구조체를 형성하고 있어 장 상피세포의 막 기능성을 정량적으로 평가하는데 한계가 있다.

이번에 안전성평가연구소 예측독성연구본부 오정화 박사팀은 한국생명공학연구원 손미영 박사팀과 함께  장관 오가노이드의 막 기능성 및 손상 정도를 데이터 편차없이 평가할 수 있는 임피던스 기반 평가 시스템을 개발했다.

공동연구팀은 장관 오가노이드를 멀티채널에 주입시킨 후 교류를 흘려 세포의 저항을 측정한 결과, 장관이 성숙할수록 막 접합 단백질이 증가하고 이에 따라 저항값이 높아지는 것을 확인했다.

연구팀은 "임피던스(Impedance)는 교류회로에서 전류가 흐르기 어려운 정도를 나타내는 저항값으로 오가노이드 성숙화에 따른 막의 단백질 증가는 체내의 반응 오차를 줄임으로써 인체 유사도가 증가하고 단백질이 저항값을 높인다는 것을 알 수 있다"고 설명했다.

이번 연구 결과는 장내 마이크로바이옴의 효능 평가 모델로 활용할 수 있으며 향후 크론병(Crohn’s Disease)과 같은 장 질환 치료제 개발에 중요한 평가법으로 활용가능하다.

또한 임피던스 기술은 장관의 막 기능에 영향을 미칠 수 있는 약물, 화학물질, 독소 및 미생물 스크리닝 및 효능 연구에도 활용될 수 있고 비침습적인 방법으로 오가노이드의 막 기능을 실시간으로 모니터링 할 수 있다는 점에서 활용도가 매우 높다.

이번 연구결과는 화학분야 국제 학술지 'Analytical Chemistry'에 최근 게재됐다.(논문명 : Impedance Measurement System for Assessing the Barrier Integrity of Three-Dimensional Human Intestinal Organoids)
 
오정화 박사는 "오가노이드가 성숙화 될수록 생체조직과 유사한 구조적 복잡성을 보이기 때문에 일정하게 평가하는 방법은 매우 중요하다"며 "임피던스를 통한 평가시스템을 타 장기 구조체 및 오가노이드 모델 평가에 적용키 위한 연구를 계속해서 추진해 나갈 것"이라고 말했다.


◎공감언론 뉴시스 kys0505@newsis.com

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