인간 골수 오가노이드→방사선 노출 세포 손상·회복 정밀 재현

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한국원자력의학원 등 공동연구팀, 인간 유도만능줄기세포로 골수 오가노이드 구현

[아이뉴스24 정종오 기자] 한국원자력의학원(원장 이진경) 최상필 박사와 서울여대 정재민 교수 공동연구팀이 인간 유도만능줄기세포(hiPSC)로부터 골수 오가노이드(hBMO)를 개발해 방사선에 의한 조혈세포 손상과 복구 과정을 정밀하게 재현하는데 성공했다.

이번 연구는 방사선 노출로 발생하는 조혈 급성 방사선 증후군(H-ARS)의 병리 과정을 인간 골수 오가노이드 수준에서 구현한 최초의 모델이다. 앞으로 방사선 치료 부작용은 물론 골수 손상 신약 개발의 핵심 기반 기술로 활용될 전망이다.

조혈 급성방사선증후군(H-ARS)의 치료는 현재 조혈 성장인자(G-CSF) 투여에 의존하고 있다. 손상된 골수 미세환경을 완전히 회복시키는 데는 한계가 있다. 기존 연구는 주로 동물모델에 의존해 왔다. 사람의 조혈 미세환경과 생리적 차이로 인해 연구결과의 임상 적용이 제한적이었다.

조혈 급성방사선증후군(Hematopoietic Acute Radiation Syndrome, H-ARS)은 급성 방사선증후군의 주요 형태 중 하나이다. 고선량 방사선(약 0.7~10Gy)에 노출될 때 조혈 줄기세포가 급격히 파괴돼 골수 기능이 정지하고 감염과 출혈로 이어지는 질환이다.

이에 따라 인체 골수의 복잡한 구조와 세포 구성을 모사하는 인체 기반 연구모델의 필요성이 꾸준히 제기되어 왔다.

연구팀은 인간 유도만능줄기세포를 혈관내피세포, 기질세포, 조혈줄기세포 등으로 분화시켜 3차원 인간 골수 오가노이드를 제작했다. 방사선에 의한 조혈세포의 손상과 복원 과정을 구현해 실제 골수와 비슷한 조혈환경이 성공적으로 재현됐음을 입증했다.

이번 연구는 인간 유도만능줄기세포로 제작한 골수 오가노이드가 방사선 조혈 손상 연구와 치료제 개발을 동시에 수행할 수 있는 인체 기반 플랫폼임을 입증했다.

복잡한 조혈환경의 구조적·기능적 특성을 오가노이드 수준에서 재현해 인체 실험이 어려운 방사선 생체반응을 정량적으로 분석할 수 있는 연구 기반을 마련했다는 데 의의가 있다.]

연구팀은 “이번 연구성과가 정부의 방사선·바이오 융합 성과 창출 전략에 부합하여, 기존 동물실험 대비 방사선 손상과 재생 관련 신약 개발 과정의 효율성을 획기적으로 높이는 발판이 될 것”이라며 “나아가 정밀 의료와 재생의학 분야의 혁신을 앞당기는 핵심 동력이 되기를 기대한다”고 말했다.

연구성과(논문명: Human bone marrow niche organoids for disease modeling and therapeutic application)는 국제 학술지 ‘바이오머터리얼즈(Biomaterials)’ 최신 호 온라인판에 실렸다.

/정종오 기자(ikokid@inews24.com)

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