인공 간유사체 완성도 측정’신규 알고리즘 개발
 향후 3차원 장기유사체(오가노이드) 개발에 활용 기대

□ 순수 국내연구진이 인간 간세포(hepatocyte) 분화 수준을 평가하기 위한 정량적 예측 알고리즘을 개발 하였다. 다양한 인간세포로부터 제작된 3차원 간유사체*의 분화 정도를 정량적으로 평가함으로써 고분화 간유사체 개발을 가속화 할 것으로 기대되고 있다.
   * 간유사체 : 간과 유사한 기능을 할 수 있는 생체조직  

 ㅇ 한국생명공학연구원(이하 생명연, 원장 장규태) 연구팀(교신저자: 조현수/정초록/김남순 박사, 제1저자: 김대수/유제운/손미영 박사)이 수행한 이번 연구는 생명연의 BIG 사업(Big Issue Group 사업)**의 지원으로 수행되었고, 생물학 분야의 세계적 저널인 헤파톨로지(Hepatology, IF 13.246) 6월 23일자 온라인 판에 게재되었다.
     (논문명 : A Liver-specific Gene Expression Panel Predicts the Differentiation Status of in vitro Hepatology Models)   ** BIG(Big Issue Group) 사업 : 미래성장원천 창출을 위해 생명연 주요사업 중 중장기로 추진하는 중대형 사업으로서, 금번 성과는 “생체모사 배양 시스템 기반 개인 맞춤 질환모델 개발” 연구 그룹의 성과임.

□ 최근 간질환 연구와 신약개발을 위한 간유사체에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
 ㅇ 간은 우리 몸에서 해독을 담당하고 있으며, 독성의 표적 기관으로 이를 모방하는 기술개발이 활발히 진행되고 있다. 특히 간은 해독작용, 단백질 합성, 양분 저장 등 물질대사에 중요한 역할을 담당하는 기관으로, 간 기능이 정상적으로 작동하지 못할 경우 간염, 간경변, 간암 등의 질병이 발병하고, 심할 경우 사망에 이르기도 한다.

 ㅇ 체내로 흡수된 약물의 대부분은 간에서 분해되고, 또한 약물에 의한 독성에 의하여 간이 손상되기도 한다. 따라서 신약 효능 및 독성 시험을 수행할 때에 간은 가장 중요한 장기이며, 이를 모방한 간유사체를 제작하기 위하여 인간 전분화능 줄기세포(Human Pluripotent Stem Cell; hPSC)*** 및 다양한 인간세포를 이용한 간세포 분화 기술 개발이 중요한 대안으로 부각되고 있는 실정이다.
   *** 전분화능 줄기세포 : 피부, 간, 심장 등의 생체의 거의 모든 조직으로 분화할 수 있는 줄기세포의 일종

 ㅇ 따라서 인간 간세포의 3차원 배양을 이용한 간유사체 및 전분화능 줄기세포 기반 간유사체 개발은 각종 신약개발, 약리학적/독성학적 산업에서 질병 모델링과 약물 스크리닝을 위한 성공적인 미래 모델이 될 것으로 기대되고 있다.

□ 간유사체의 활용분야가 질병의 기전연구로부터 신약개발로 확대됨에 따라 고품질의 간유사체 제작 및 평가를 위해 새로운 정량적 평가 시스템 및 알고리즘 개발의 필요성이 대두되었다.

 ㅇ 현재까지 제작된 간 유사체를 검증하기 위해서는 간 특이적 단백질 발현 혹은 효소의 활성을 시험하여 간유사체 분화와 기능을 정성적으로 평가하였다. 그러나 각 실험실에서 제작된 간유사체의 정성적 평가는 기준이 각각 달라 품질의 정량 평가가 어려웠다. 

 ㅇ 이에, 생명연 연구팀은 차세대 염기분석법(Next generation sequencing; NGS)**** 기반 인간 20개 장기 조직의 전사체 분석을 통해 ‘간유사체 평가 패널 및 알고리즘’을 구축하였고, 이를 통해 간유사체의 분화도 측정 및 정량적 평가가 가능할 것으로 기대되고 있다.
   **** 차세대 염기분석법은 2006년에 처음 개발 되었으며, 하나의 유전체를 작은 단편으로 읽은 후 생물정보학을 이용하여 조합함으로써 방대한 유전체 정보를 빠르게 해독하는 방법임

□ 생명연 연구팀은 “동 연구성과는 최근 활발히 연구되고 있는 체외평가용 대체조직으로서 장기유사체의 정량적 분화도 및 성숙도를 측정하는 기반 기술을 개발한 것”이라며,
 ㅇ “새로이 개발된 정량적 평가 시스템을 통해 향후 다양한 조직에 대해서 분화 평가가 가능할 것이며, 이를 통해 줄기세포 기반 세포 치료제 개발 및 약물 스크리닝용 대체조직 모델 개발에 큰 기여를 할 것으로 기대된다”고 밝혔다.