바이오 유망기술 '오가노이드'…"윤리 한계 등 해결해야"

배양법 이질성 및 윤리적 문제 등 제기돼 한계점 해결 위해 지속적인 연구 필요

[서울=뉴시스] 오가노이드 주요 응용 분야 (사진=한국의약품안전관리원 첨단바이오 포커스 제공) 2023.09.25. photo@newsis.com *재판매 및 DB 금지

[서울=뉴시스]황재희 기자 = 인체 세포 등을 3차원으로 배양해 만든 장기유사체인 오가노이드가 유망 기술로 떠오르고 있으나 이를 표준화하는 작업과 윤리적 문제 등을 해결해야 한다는 지적도 나온다.

25일 관련 업계에 따르면, 오가노이드는 실제 임상 적용에 앞서 배양 방법 표준화 및 윤리적 문제 등 극복해야 할 문제도 있다.

오가노이드는 생체 장기인 Organ과 유사하다는 의미의 접미사 oid가 합쳐진 단어로, 줄기세포를 3차원적으로 배양하거나 재조합해 만든 인체장기 유사체이다. 뇌와 심장, 간 위, 장 피부 등 신체와 동일한 구조로 만들어 임상시험을 대체할 수 있도록 연구되고 있으며, 맞춤형 치료제로 개발 중이다.

미국 식품의약국(FDA)이 동물대체시험법 하나로 오가노이드를 언급하면서 특히 관심을 받고 있다.

동물 모델보다 인간과 질병 생물학을 더 정확하게 반영해 동물실험에 대한 의존도를 줄일 수 있으며, 고전적인 방법으로는 찾을 수 없는 약물 표적의 식별을 가능하게 할 것으로 기대되고 있기 때문이다.

그러나 오가노이드는 표준화 작업이 어렵다는 점이 한계로 꼽힌다.

한국의약품안전관리원 첨단바이오 포커스 자료에 따르면, 오가노이드는 전분화능줄기세포(PSC) 혹은 성체줄기세포(ASC)를 3차원으로 배양해 자가조직화(self-organization)를 통해 각 장기와 유사한 세포 구성과 구조를 갖게 되며 해당 장기의 기능을 모사한다.

성체줄기세포를 이용해 오가노이드를 만드는 방법은 사람의 조직에서 성체줄기세포를 확보해 적절한 세포외기질(ECM)이 포함된 배지에서 각종 성장 인자 및 신호전달인자를 처리해 각각의 장기로 배양하는 절차를 따른다.

환자에게서 채취한 성체 조직을 이용하기 때문에 환자 맞춤형 모델로 활용이 가능하며, 장기 성숙 기간이 상대적으로 짧고 기능성 또한 비교적 높은 장점이 있다. 장·폐·위·간·췌장·자궁·전립선 등으로 구연이 가능하지만 뇌와 같이 조직 확보가 어려운 경우에는 오가노이드 제작이 어렵다는 단점이 있다.

또 배아줄기세포와 역분화줄기세포를 일컫는 전분화능줄기세포에 특정 성장인자와 신호전달물질을 처리해 원하는 세포 종류로의 분화를 유도하고 성숙·배양과정을 거쳐 특정 장기로 실험실상에서 분화시키는 방법이 있다.

전분화능줄기세포를 확보하면 다장기 모델을 구축할 수 있어 조직 확보가 어려워 제작이 어려운 사례의 대안이 될 수 있다. 전분화능줄기세포를 이용한 오가노이드로는 장·위·간·폐·갑상선·신장·혈관·뇌 등을 구연할 수 있으나, 장기로 분화시키기까지 상대적으로 오랜 시간이 필요하고, 태아 장기와 유사한 수준의 낮은 성숙도와 기능성을 갖고 있기 때문에 추가적으로 성숙화를 통한 기능성 획득 단계가 필요하다는 단점이 있다.

이처럼 오가노이드의 제작 방법이 다양하고, 배양 시 사용하는 기질 재료도 다르기 때문에 오가노이드 배양법에 이질성이 생기는 등 발생 양상에 영향을 줄 수 있는 점은 한계로 꼽힌다.

또 오가노이드는 in vivo(생체 내) 환경에 노출돼 있지 않기 때문에 in vivo 상에 존재하는 물질들에 의해 미성숙한 상태에 머물러 있다. 즉 오가노이드의 성숙 과정이 혈관신생 유무, 혈류의 흐름, 신경 네트워크 등 주변 환경에 따라 많은 영향을 받을 수 있어 실제 임상에서 문제가 발생할 가능성도 크다.

오가노이드 배양과정 중 특정 세포가 사라지거나 특정 장기 및 조직의 모든 세포가 오가노이드에 포함돼 있지 않다는 점, 오가노이드 주변의 모든 미세환경 구축의 한계 등도 해결해야 한다.

이외에도 윤리적인 우려가 함께 따른다. 오가노이드 제작을 위해서는 줄기세포를 이용하는데, 배아줄기세포를 이용할 경우 배아를 생명의 시작으로 보는 관점이 있기 때문이다.