기초과학연구원(IBS)은 나노의학 연구단 조승우 연구위원(연세대학교 생명공학과 교수) 연구팀이 가톨릭대 의대 박훈준 교수팀 등과 복합적인 심장 미세환경을 체외에서 구현하는 심장 오르가노이드 제작·배양 기술을 개발했다고 28일 밝혔다.

 오르가노이드는 줄기세포와 조직공학 기술을 이용해 인공적으로 만든 장기유사체다.

 다양한 심장 구성 세포로 이뤄진 심장 오르가노이드는 심장의 3차원 구조와 생리적 기능을 구현할 수 있지만, 아직 개체 간 크기·기능 편차가 크고 분화도·성숙도·기능성 등이 실제 심장 수준에 미치지 못한다.

 이는 약물 평가 정확도를 떨어뜨리고 이식 후 조직 재생 효과를 보장할 수 없어 실질적 응용이 어려웠다.

 실제 심장 조직 내 존재하는 다양한 세포 간 상호작용뿐 아니라, 세포 및 세포외기질 간 상호작용도 구현하는 심장 오르가노이드를 제작했다.

 심장 내에 혈류가 흐르며 산소와 영양분을 공급하는 동적 미세 흐름을 구현하기 위해 미세 유체 칩(microfluidic chip)을 활용한 동적 배양법도 개발했다.

 연구진은 심근경색을 유발한 쥐에 심장 오르가노이드를 이식해 심장 재생 치료 가능성을 확인했다.

 오르가노이드가 이식된 쥐의 심장은 수축 기능 향상, 섬유화 감소, 손상된 조직이 정상 조직과 유사한 수준으로 재생되는 효과를 보였다.

 또 심장 조직 내에 안정적으로 생착한 오르가노이드는 심근세포끼리 유기적으로 연결돼 수축 관련 신호가 원활히 전달되도록 했다.

 향후 부정맥 유발 가능성을 줄이는 치료제로 활용될 수 있음을 의미한다고 연구진은 설명했다.

 조승우 교수는 "이번 연구의 오르가노이드는 체외 모델 플랫폼으로서 신약 개발 효율성을 높이고, 심장 조직을 근본적으로 재건하는 재생 치료제로 활용 가능할 것으로 기대한다"고 말했다.

 이번 연구 결과는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈' 온라인에 실렸다.