"살아있는 유사 장기 실시간으로 고해상도 관찰…환자 맞춤형 치료"

KAIST "홀로토모그래피로 3차원 시료 분석…신약 개발에 기여"

 한국과학기술원(KAIST)은 물리학과 박용근 교수 연구팀이 기초과학연구원(IBS) 유전체 교정 연구단 연구팀, 의료용 기기 제조업체 토모큐브와 공동으로 살아있는 소장 오가노이드를 실시간으로 고해상도 관찰할 수 있는 이미징 기술을 개발했다고 밝혔다.

 이번 연구 결과는 지난 1일자 국제 학술지 '실험과 분자 의학'(Experimental & Molecular Medicine)  온라인판에 실렸다.

 오가노이드(organoid)는 인체 유래 세포를 배양해 인위적으로 만들어낸 유사 장기다. 신약 개발 단계에서 독성·효능 평가를 위한 실험에 활용된다.

 오가노이드의 복잡한 구조와 동적 생물학적 현상을 이해하기 위해서는 고해상도의 실시간 이미지가 필요하지만, 기존 기술은 라벨링을 위해 형광 염색이 필요해 시간이 많이 드는 등 문제가 있다.

 연구팀은 전처리 과정 없이 3차원 생체 시료 분석이 가능한 홀로토모그래피 기술을 이용, 쥐의 소장 오가노이드를 실시간 관찰하는 데 성공했다.

 오가노이드의 성장 패턴, 형태학적 변화, 단백질 밀도 등을 정량적으로 평가했고, 약물 처리 후 세포 사멸과 생존율을 분석하는 데 성공했다.

실시간 오가노이드 형태 분석

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유전자가위 동시에 켜고 끈다…이중모드 크리스퍼 가위 개발
한국과학기술원(KAIST) 이주영 교수와 한국화학연구원 노명현 박사 공동 연구팀은 대장균(박테리아의 일종)에서 원하는 유전자를 동시에 켜고 끌 수 있는 '이중모드 크리스퍼(CRISPR) 유전자 가위' 시스템을 개발했다고 2일 밝혔다. 유전자 가위는 인간·동식물 세포의 특정 염기서열을 찾아내 해당 부위 데옥시리보핵산(DNA)을 절단함으로써 유전체를 교정하는 기술이다. 대표적으로 '크리스퍼 카스9 유전자가위'(CRISPR-Cas9)가 널리 활용되고 있는데, 절단 효소인 카스9(Cas9) 단백질과 교정할 유전자 부위를 찾아주는 '가이드 리보핵산(RNA)'이 결합해 유전체를 편집하는 방식으로 작동한다. 다만 '끄기'(억제) 기능에 특화돼 유전자 발현을 막는 데는 뛰어나지만, 유전자를 켜 활성화하는 기능은 제한적이다. 그나마 사람·식물·동물 등 다세포 생물의 기본 단위인 진핵세포에서는 켜는 것이 가능하지만, 박테리아에게서는 유전자 켜기가 되지 않는다는 한계가 있다. 박테리아는 구조가 단순하고 빠르게 증식하면서도 다양한 유용 물질을 생산할 수 있어, 합성생물학(미생물을 살아있는 공장처럼 만들어 의약품과 화학물질 등을 생산할 수 있는 핵심 기술)의 기반이 된다. 합성생물

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