원자력의학원, 방사선 노출 분석 인간 골수 오르가노이드 개발

인간 골수 오르가노이드 내부에 형성된 조혈세포와 혈관내피세포 [원자력의학원 제공. 재판매 및 DB 금지]

(서울=연합뉴스) 조승한 기자 = 한국원자력의학원은 최상필 박사 연구팀이 서울여대 정재민 교수팀과 공동으로 인간 유도만능줄기세포(hiPSC)로부터 골수 오르가노이드(유사 장기)를 개발해 방사선에 의한 조혈세포 손상과 복구 과정을 정밀 재현하는 데 성공했다고 21일 밝혔다.

연구팀은 방사선 노출로 조혈 줄기세포가 급격히 파괴돼 골수 기능이 정지되는 '조혈 급성 방사선 증후군'(H-ARS)의 과정을 골수 오르가노이드에서 구현했다.

H-ARS 치료는 현재 조혈 성장인자(G-CSF) 투여에 의존하고 있으나 손상을 완전히 회복시키는 데 한계가 있어 새로운 치료법 개발이 필요한 실정이다.

하지만 병리 과정 분석을 주로 동물 모델에 의존하면서 사람과 차이로 인해 임상에 적용이 어려워 인체 기반 연구모델의 필요성이 제기돼 왔다.

연구팀은 줄기세포를 혈관내피세포, 기질세포, 조혈줄기세포 등으로 분화시켜 3차원 형태의 인간 골수 오르가노이드를 제작했다.

이어 단일세포 리보핵산(RNA) 분석을 통해 이식된 오르가노이드 내에 혈관내피세포, 기질세포, 조혈줄기세포 등 다양한 세포군이 정교하게 형성돼 있음을 확인했다.

이 오르가노이드에 감마선을 주사한 결과 실제 H-ARS처럼 방사선량에 비례해 조혈 세포가 감소하고 구조 붕괴, DNA 손상 및 세포 사멸 등이 나타나는 것으로 확인됐다.

연구팀은 전신 방사선 3그레이(㏉)를 받은 면역결핍 실험 쥐에 이 오르가노이드를 이식해 50일까지 생존율이 70% 향상되는 효과도 확인했다.

연구팀은 "기존 동물실험 대비 방사선 손상 및 재생 관련 신약 개발 과정의 효율성을 획기적으로 높이는 발판이 될 것"이라며 "정밀 의료와 재생의학 분야의 혁신을 앞당기는 핵심 동력이 되기를 기대한다"고 말했다.

이번 연구결과는 지난 5일 국제학술지 '바이오머터리얼스'에 실렸다.

shjo@yna.co.kr

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