충남대 김기광 교수팀, 서울여대와 ‘Materials Today Bio’ 논문 게재

[충청뉴스 이성현 기자] 충남대학교와 서울여자대학교 연구진이 유전자가위 기술을 활용해 세포가 받는 스트레스를 실시간으로 포착할 수 있는 ‘인간 폐 오가노이드’ 모델을 개발했다.

충남대는 생화학과 김기광 교수가 서울여대 생명환경공학과 김은미 교수와 공동으로 세포 내 스트레스 반응 시 생성되는 ‘생체분자 응집체’를 실시간으로 모니터링할 수 있는 차세대 독성평가 플랫폼 구축에 성공했다고 5일 밝혔다.

이번 연구 성과는 Biomedical engineering 및 Biomaterials 분야의 세계적 권위지인 ‘Materials Today Bio’ 2월 온라인에 선공개되며 학술적 우수성을 입증받았다.

기존의 독성 평가는 세포가 이미 손상되거나 죽은 뒤의 결과를 확인하는 방식이 주를 이루었다. 반면 연구팀은 세포가 외부 자극을 인지하는 즉시 형성되는 분자 응집체 중 하나인 ‘스트레스 과립(Stress Granule)’에 주목했다.

연구팀은 CRISPR/Cas9 기반 유전자 편집 기술로 인간 유도만능줄기세포의 G3BP1 유전자에 형광 리포터를 도입해 스트레스 과립 형성을 빛(형광)으로 확인할 수 있는 ‘스트레스 리포터’를 만들었다.

이어 해당 세포를 폐 오가노이드로 분화시켜, 폐세포가 스트레스를 받는 찰나의 순간을 빛(형광)으로 정밀 분석함으로써, 독성 유무를 빠르고 정량적으로 판별할 수 있는 기술적 기반을 마련했다.

이번 연구는 생체분자 응집체 기반 감지 기술, 유전자 편집 기술, 인간 줄기세포 유래 오가노이드를 융합해 인체의 생리적 반응 재현을 생체시료를 파괴하지 않고 분석했다는 점에서 큰 의의가 있다.

이는 기존 2차원 세포주나 동물모델이 가진 한계를 극복하고, 인간 조직 수준에서 실시간 분석이 가능하다는 점에서 ‘차세대 독성 평가법인 NAMs’의 핵심 기술로 평가받는다.

김기광 교수는 “이번 기술이 폐 오가노이드 연구에 그치지 않고 다양한 오가노이드 모델에 적용하여 화학물질, 환경 유해인자, 바이러스·세균 감염, 의약품 안전성 검증 등 다양한 분야에서 신속하고 정확한 정밀 독성평가 및 기전 연구 플랫폼으로의 확장에도 기여할 것으로 기대한다”고 설명했다.