초록 ▼

□ 연구개요
본 연구는 사람 췌장 조직으로부터 분리한 중간엽 줄기세포와 세포주를 이용하여, 인슐린 발현, 분비 세포 이루어진 3차원 오가노이드를 제작하였음. 또한 오가노이드 형성 과정에서 중간엽 줄기세포 및 분화중 세포, 베타세포를 제시하여, 중간엽 줄기세포 유래 베타세포로의 분화를 제시하였음. 본 연구는 2차원 배양 환경에서 세포의 기전, 기능 및 신약 개발 등 연구에 사용되는 세포주 및 일차 세포를 대신하여, in vivo와 더욱 유사한 환경을 제공할 수 있음. 더욱이, 사람 췌장 조직으로부터 분리한 세포를 사용함으로써,

□ 연구개요
본 연구는 사람 췌장 조직으로부터 분리한 중간엽 줄기세포와 세포주를 이용하여, 인슐린 발현, 분비 세포 이루어진 3차원 오가노이드를 제작하였음. 또한 오가노이드 형성 과정에서 중간엽 줄기세포 및 분화중 세포, 베타세포를 제시하여, 중간엽 줄기세포 유래 베타세포로의 분화를 제시하였음. 본 연구는 2차원 배양 환경에서 세포의 기전, 기능 및 신약 개발 등 연구에 사용되는 세포주 및 일차 세포를 대신하여, in vivo와 더욱 유사한 환경을 제공할 수 있음. 더욱이, 사람 췌장 조직으로부터 분리한 세포를 사용함으로써, 당뇨병 환자 치료를 위한 이식이 용이하여, 자가 이식을 통한 당뇨병 치료의 재료로 사용될 가능성을 제시함.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구의 목표는 초기 완전히 분화된 세포를 이용하여, 3차원 구조를 형성하는 췌도 오가노이드의 제작을 목표로 하였음. 3차원 구조의 재료로 중간엽 줄기세포를 사용하여, 배양하는 과정에서 중간엽 줄기세포가 인슐린 분비세포로 분화함을 관찰함.
본 연구진은 이후 사람 췌장 조직 유래 중간엽 줄기세포를 분리하고자 하였고, 인체 유래물 연구 (IRB NO.: 2022-09-031)를 통하여, 사람 췌장 조직에서 중간엽 줄기세포를 분리하였음. 이를 3차원 환경에서 인슐린 세포주와 혼합 배양하여 3차원 구조체의 형성에 성공하였고, 5일간 배양한 오가노이드에서 70% 이상의 세포에서 인슐린 발현, 분비세포임을 확인하였음. 배양 기간에 따라서 중간엽 줄기세포와 인슐린 세포주의 분포를 관찰하였고, 중간엽 줄기세포가 베타세포로 분화하는 과정을 직, 간접적으로 분석, 제시하였음. 본 연구진에 의하여 제작된 오가노이드는 당농도를 인지하여 인슐린을 분비하는 기능형 베타세포로 이루어진 오가노이드임을 확인하였고, 이는 세포주를 대신할 수 있는 3차원 췌도로서의 기능성을 제시하는 바임. 이 오가노이드는 현재 동물 모델에 이식하여 생체 내 기능성을 관찰하는 중이고, 현재까지 연구 결과는 최초 연구 목표를 대부분 달성하였음.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 연구를 통해 제작된 오가노이드는 기존 현미경 수준의 세포 집합체가 아닌 베타세포로 이루어진 거대 구조체 인체 모사 췌도 모델을 제공함으로써, 대량으로 정확한 약물 반응 예측을 가능케하고, 신약의 부작용을 줄여 췌도의 보호 및 질환 치료제 및 신약 개발을 앞당기는데 활용될 수 있음.
특히 본 연구팀이 개발한 췌도 오가노이드 제작 프로토콜은 배양 기법의 간소화로 누구나 손쉽게 재현이 가능한 모델로, 성체모사 신약개발 플랫폼 제작의 수월성을 확보함에 의미가 있음. 또한, 발생 단계 및 질환 과정, 조직 재생 과정의 이해를 통한 관련 분야 원천 기술 연구 및 치료제 개발 연구에도 활용 가치가 클 것으로 예상됨. 또한 자신의 췌장 조직으로부터 분리한 줄기세포로부터 분화된 오가노이드를 이용함으로써, 이식 치료시 발생하는 면역 문제를 해결할수 있음. 이 기술이 실용화되면 당뇨병 치료에 필수적으로 쓰이는 인슐린 주사를 대체하리라 예상됨.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1-1) 연구의 목적 ... 4
• 1-2) 연구의 필요성 ... 4
• 1-3) 연구의 가설 및 도출 근거 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 2-1) 사람 췌장 조직에서 분리한 중간엽 줄기세포의 배양 기술 보유 ... 5
• 2-2) 분리된 중간엽 줄기세포의 계대 배양에 따른 세포의 특성 변화 분석 및 최적 세포 선별 ... 6
• 2-3) 사람 췌장 유래 중간엽 줄기세포를 이용한 췌도 오가노이드의 제작 방법 확립 ... 6
• 2-4) 췌도 오가노이드 형성 기간에 따른 인슐린 세포주의 증식능 감소와 중간엽 줄기세포의 분화 ... 7
• 2-5) 오가노이드 내 중간엽 줄기세포의 인슐린 발현 세포의 분화 과정 관찰 ... 8
• 2-6) 오가노이드 내 영역에 따른 분화정도 관찰 ... 8
• 2-7) 다른 종류의 인슐린 세포주를 이용한 오가노이드의 형성 ... 9
• 2-8) 중간엽 줄기세포의 베타세포 분화 2 – TRA-1-60과 인슐린의 동시 발현 세포 관찰 ... 9
• 2-9) 췌도 오가노이드의 기능 분석 ... 10
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 11
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 11
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 11
• 3) 목표 달성 수준 ... 11
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 12
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 12
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 자체점검표 ... 13
• 7. 참고문헌 ... 13
• 끝페이지 ... 20