셰이 소커 교수 "오가노이드-AI 결합, 신약개발 실패 줄일 플랫폼"

독성평가·정밀의료… 오가노이드 시대 본격화

[파이낸셜뉴스] "오가노이드는 임상 과정에서 2차원 세포배양과 동물모델에서 나타나는 한계를 극복하는 것은 물론 재생의학을 넘어 신약 개발과 정밀의료의 핵심 플랫폼으로 떠오르고 있습니다."

셰이 소커 웨이크포레스트대학교 교수는 21일 열린 제18회 서울국제신약포럼에서 '인간 발달과 질환 및 임상 적용을 위한 조직 오가노이드 모델'이란 주제 강연을 통해 "오가노이드는 인체 조직의 구조와 기능, 약물 반응을 실제에 가깝게 재현하는 도구"라며 장기 재건부터 질환 모델링, 독성평가, 맞춤형 치료까지의 확장 가능성을 제시했다.

소커 교수는 기존 2차원 세포배양과 동물모델의 한계도 짚었다.

2차원 배양은 실제 조직의 복잡한 미세환경과 세포 간 상호작용을 충분히 구현하지 못하고 동물모델 역시 인간과의 생리학적 차이로 인해 임상 전환성이 떨어진다는 지적이다.

반면 3차원 오가노이드는 세포와 세포외기질, 장기 고유 구조를 함께 반영해 약물 반응과 독성, 질환 진행을 더 정밀하게 볼 수 있다고 강조했다.

소커 교수 연구팀은 간, 심장, 폐, 피부, 종양 등 다양한 장기 오가노이드를 개발해 왔다. 간 오가노이드는 효소 활성과 알부민 생성, 약물 대사 반응을 확인할 수 있다. 심장 오가노이드는 실제처럼 박동하며 약물에 따라 박동수 변화가 나타났다. 폐 오가노이드는 상피·기질·내피를 포함한 기도 구조와 염증 반응을 재현했고, 피부 오가노이드는 화학물질 자극성과 자외선 손상 평가에 활용됐다.

특히 간·심장·폐를 연결한 다중 장기 연계형 '바디 온 어 칩(Body-on-a-chip)'은 장기 간 상호작용을 분석하는 플랫폼으로 주목받았다.

소커 교수는 항암제 블레오마이신 사례를 소개하며 "단일 심장 모델에서는 뚜렷하지 않던 독성이 폐와 간이 함께 연결된 시스템에서는 심독성으로 나타났다"고 말했다. 폐 손상과 염증성 신호가 다른 장기에 영향을 미칠 수 있다는 점을 보여준 사례라는 설명이다.

오가노이드는 독성가스 대응과 맞춤형 항암치료에도 활용되고 있다.

폐 오가노이드에 염소가스를 노출해 초기 손상, 염증, 장기적 섬유화까지 추적함으로써 의료대응물질 개발에 활용할 수 있다는 것이다. 또 환자 유래 종양 오가노이드를 이용하면 같은 암종이라도 환자마다 항암제 반응이 다르다는 점을 확인할 수 있고, DNA 분석과 결합하면 특정 변이에 맞는 치료제 선별 가능성도 높일 수 있다는 설명이다.

소커 교수는 "오가노이드는 환자 본인의 세포로 만드는 생체제조 플랫폼인 동시에 생리학적 반응과 약물 반응을 읽는 도구"라며 "인공지능(AI)과 결합해 질병 진행과 치료 반응까지 예측하는 방향으로 발전할 것"이라고 말했다.

특별취재팀

[e-mail] 김현철 기자