국내 연구팀이 인체 피부와 모낭까지 완벽하게 구현한 피부 오가노이드가 국제 학술 저널에 게재됐다.

강스템바이오텍은 최근 서울대학교 강경선 교수 연구팀과 공동연구를 통해 인체 피부와 완벽하게 동일한 형태의 인체 세포 유래 피부 오가노이드를 구현하고, 이를 이용한 아토피성 피부염 질환 모델을 확립해 국제저널 ‘Cell’지의 자매지인 ‘iScience(IF 6.107)’에 게재했다고 28일 밝혔다.

장기유사체 혹은 미니 장기라고 불리는 오가노이드는 실제 장기기관의 기능 및 구조와 유사한, 자기조직화가 가능한 3차원 세포 집합체로, 최근 신약 개발, 인공장기 개발, 질병 치료 등 다양한 분야에 활용될 것으로 기대받고 있다.

인간 피부 오가노이드에 대한 첫 연구 결과는 2020년 6월 미국 하버드대학의 Koehler 연구팀이 Nature지에 발표했지만, 해당 논문에서 발표된 피부 오가노이드는 의도치 않은 과도한 연골 형성이나 모낭이 포낭의 바깥쪽으로 뻗어나가는 구조를 가지고 있어 실제 피부와는 구조적으로 동일하지 않은 한계가 있었다.

이에 강스템바이오텍과 서울대학교 수의과대학 강경선 교수 연구팀은 윈트(Wnt) 신호 기전에 주목하여, 피부 오가노이드 제작 과정에서 Wnt 신호 기전 활성화를 유도하면 기존 연구에서 문제 되었던 의도하지 않은 연골 과형성이 억제되고 피부 오가노이드 크기가 증대된 모낭을 포함하여 모든 피부 조직이 완벽하게 구현된, 순수 인간 피부 조직만을 얻을 수 있다는 연구 결과를 처음으로 발표했다.

연구팀은 해당 피부 오가노이드를 공기-액체 계면(ALI) 방법으로 배양해 각질, 표피, 진피층 및 피하 지방층이 뚜렷이 구별되는 구조를 가지면서 성숙한 모낭 및 모발이 형성되는 인체 피부와 매우 유사한 모델을 개발했다고 설명했다. 이러한 배양 기술 방법은 기존 피부 오가노이드 배양법보다 장시간 안정된 형태로 배양이 가능하며 특히 기존 인공피부에서는 불가능하였던 모낭조직이 완벽하게 구현되어 탈모 치료제를 개발하는 약물 스크리닝 플랫폼에 적용할 수 있다.

또한, 강스템바이오텍과 서울대 수의대 연구팀은 이번에 개발한 피부 오가노이드 모델에 아토피를 유발하는 황색포도구균(S. aureus)을 처리하여 감염에 의해 피부 장벽이 파괴되고 표피 및 진피 유래 염증성 사이토카인의 생성이 증가한 인체 아토피 피부염과 유사한 모델링을 제작하고, 해당 모델링에 큐티박테리움 아크네스(C. acnes)를 전처리한 결과, 황색포도구균에 의한 감염에 보호 효과가 있다고 보고했다.

강스템바이오텍 이승희 연구소장은 “이번에 개발된 피부 오가노이드는 정상 피부조직과 동일한 구조와 기능을 가지며, 표피층, 진피층뿐만 아니라 모낭, 피지샘, 멜라닌세포, 신경세포, 피하지방조직까지 구현함으로써 기존 인공피부와는 차원이 다른 실제 인체 피부와 거의 동일한 수준의 인체 피부 모델을 제공한다”며 “현재 해당 기술을 이용해 탈모, 미백, 피부재생 등과 관련된 유효물질의 효능 및 기전 연구에 활용할 수 있는 피부 오가노이드 기반 스크리닝 서비스를 준비 중이다”라고 말했다.

한편, 강스템바이오텍은 생명공학정책연구센터에서 발간한 ‘글로벌 오가노이드 시장 현황 및 전망’ 보고서에 따르면 오가노이드 시장은 2027년 약 4조 원 수준에 달할 것으로 예측된다며, 이번 기술을 통해 향후 손상 피부 재생이나 탈모 치료를 위한 피부 이식재 및 모낭 이식재까지 다양한 재생의료기술 분야로의 사업화를 기대했다.