초록 ▼

□ 연구개요
- 전분화능 줄기세포 유래 3차원 오가노이드는 장기 특이적 세포타입을 포함하며 그 기능을 재현할 수 있는 세포로서 인간 조직/장기의 기능을 대체할 수 있는 진보된 모델이지만, 미성숙한 태아의 조직을 모방한다는 큰 한계점으로 지님
- 이를 극복하기 위해 본 연구팀은 인간 장관 오가노이드와 면역세포의 공배양, 규명인자 처리를 통한 인간 체내 모사 시스템을 도입하여 기능성의 체외 성숙 장관 오가노이드 모델을 개발하고자 함

□ 연구 목표대비 연구결과
1. 기능성 인간 장관 오가노이드 개발을 위한 분

□ 연구개요
- 전분화능 줄기세포 유래 3차원 오가노이드는 장기 특이적 세포타입을 포함하며 그 기능을 재현할 수 있는 세포로서 인간 조직/장기의 기능을 대체할 수 있는 진보된 모델이지만, 미성숙한 태아의 조직을 모방한다는 큰 한계점으로 지님
- 이를 극복하기 위해 본 연구팀은 인간 장관 오가노이드와 면역세포의 공배양, 규명인자 처리를 통한 인간 체내 모사 시스템을 도입하여 기능성의 체외 성숙 장관 오가노이드 모델을 개발하고자 함

□ 연구 목표대비 연구결과
1. 기능성 인간 장관 오가노이드 개발을 위한 분화 조절인자 발굴
- 4종의 인간 전분화능 줄기세포(인간 배아줄기세포 2종, 인간 유도만능 줄기세포 2종)로 부터 장관 오가노이드 제작 및 확보 하였고, 120일 이상 장기 배양법을 확립함
- 인간 소장과 장관 오가노이드 전사체 분석을 통해 신호전달기전을 분석한 결과, 생체내 환경인 조직 주변세포와의 상호작용 부재로 인한 미성숙(immature) 오가노이드 특성을 확인하였고 특히 면역기능과 연관된 defense response등이 결여되어 있음을 관찰함
- 비용절감과 효율증대를 위해 장관 오가노이드 배지 내 첨가물 대체제를 탐색하였고, BMP 저해제인 noggin을 대체할 수 있는 DMH-1을 제안함
2. 유사-인체 장내 환경 확립 및 인체 유사 장관 오가노이드 제작을 위한 필수인자 탐색
- 장관 오가노이드에서 결여되어있는 신호전달기전을 보강하고자 장관 주변세포와의 공배양을 수행하였고, 그 중 인간 T 림프구와의 공배양 조건에서 장관의 성숙 마커가 증가됨을 확인함
- 인간 T 림프구와의 공배양을 대체할 수 있는 필수인자를 탐색한 결과 그 대체제로 IL-2를 제안하였고 장관 오가노이드에 IL-2 처리시 공배양과 유사한 효과를 확인함
3. 인체 모방 장관 오가노이드 제작 기법 확립 및 기능 최적화를 통한 활용기반 구축
- 인체 모방 장관 오가노이드 제작의 최적 조건을 확립하고자 하였고, 공배양/IL-2 처리 기간과 농도를 확인한 결과, 최소 2 passage이상 공배양 또는 1ng/ml IL-2 처리 조건을 구축함
- 인체 모방 장관오가노이드의 특성 및 기능성을 검증하기 위해 장관 4대세포에 대한 기능성 어세이를 수행하였고, 공배양 또는 IL-2처리시 기능이 증가됨을 확인함
- 약물 스크리닝 플랫폼으로서의 인체 모방 장관 오가노이드의 활용가능성을 확인하고자 p-gp 어세이를 수행하였고, 배양액을 분석한 결과 인체 내와 유사한 반응성을 보이는 것을 관찰함

□ 연구개발결과의 중요성
- 기존의 장관 모델은 대부분 흡수모델로 사용 되었으나, 그 기능성이 낮거나, 세포 다양성 및 약물대사 효소 부족등과 같은 한계점을 지니고 있었음
- 본 연구를 통해 개발된 기능성 인간 장관 오가노이드는 장관 4대세포를 포함하기 때문에 세포의 다양성을 확보하였으며, 각각의 세포의 기능성을 획득하였기 때문에 향 후 신약 스크리닝, 약물 효용성 평가, 질환 모델링에 활용 가능할 것으로 기대
- 뮤신층을 보유하고 있기 때문에 최근 각광받고있는 마이크로바이옴 연구 재료로서 활용되어 장내 마이크로바이옴 생착 모델로도 활용 가능함
- 향 후, 유전자 교정 기법을 활용하여 환자 유래 장관 오가노이드를 정상 형태로 교정하여 세포치료제로서 활용가능성을 제시함

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 장관 오가노이드 (intestinal organoid) ... 4
• 현 장관 오가노이드의 한계 극복의 필요성 ... 4
• 인간 장관 오가노이드 제작 기술 ... 5
• 인간 장관 오가노이드 분화 조절 인자 발굴 ... 6
• 면역세포 및 면역세포-유래 물질을 이용한 인체 유사 기능성 장관 오가노이드 개발 ... 6
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 7
• 기능성 인간 장관 오가노이드 개발을 위한 분화 조절인자 발굴 ... 7
• 유사-인체 장내 환경 확립 및 인체 유사 장관 오가노이드 제작 필수인자 탐색 ... 11
• 인체 모방 장관 오가노이드 제작 기법 확립 및 기능 최적화를 통한 활용기반 구축 ... 12
• 형광리포터 기반 인간 장관 오가노이드 실시간 이미징 기술 ... 15
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 16
• 인체 모방 장관 모델의 중요성 ... 16
• 4. 참고문헌 ... 17
• 5. 연구성과 ... 18
• 대표적 연구실적 ... 23
• 끝페이지 ... 40