일본산업뉴스요약

사람의 장(腸), ‘미니 조직’으로 재현
게이오대학, 간세포 배양 연구

-- 신진대사 이어져 장기간 조직 유지 --
게이오기주쿠대학의 사토(佐藤) 교수팀은 사람의 장관(腸管)에 있는 간세포를 체외에서 배양해 실물에 가까운 입체적인 ‘미니 조직’을 만드는 기술을 개발했다. 연구팀은 사람의 장관 조직에 있는 단백질에서 최적의 조합을 찾아내 체내에 가까운 배양 환경을 재현. 세포의 신진대사가 계속 이어져 조직을 장기간 유지할 수도 있었다. 실용화된다면 배양 접시 위에서 신약 후보 물질의 효과 등을 장기간에 걸쳐 조사할 수 있게 될 것이다.

-- 약의 후보물질 실험에 응용 --
이번 연구 성과는 7일, 미국의 과학잡지, Cell Stem Cell(전자판)에 개제된다.

장은 음식의 소화 흡수 등을 하는 기관으로, 그 기능의 대부분을 장의 내벽 표면 부분에 있는 ‘장관상피(腸管上皮)’가 담당한다. 장관상피에는 세포의 장벽 역할을 하는 점액의 분비와 식욕 및 장관의 기능을 조절하는 호르몬 분비 등 다양한 기능이 있다. 각각의 역할을 담당하는 세포가 있지만, 길어도 약 3주 지나면 죽어 노폐물로 배출된다.

장관상피의 간세포가 늘어나 상피의 다양한 세포로 성장함으로써 신진대사는 유지된다. 간세포는 지속적으로 변화하고 고갈을 막기 위해 스스로 복제한다. 연구팀은 이전에도 사람의 장관상피 세포로 미니 조직을 만드는데 성공했지만, 신진대사를 재현하지 못해 1주일 정도면 세포 기능을 잃게 되어 조직을 길게 유지하지 못했다.

연구팀은 이번 실험에서 간세포의 기능을 촉구하는 단백질을 재검토 하는 등 배양 조건을 연구했다. 기존의 배양 방법에서 사용했던 특정 단백질이 세포의 변화를 방해한다는 사실에 착안. 그것을 대신해 사람의 장관 조직에 있는 10종류의 단백질 가운데 체내에 가까운 환경을 배양액으로 재현할 수 있는 조합을 모색했다.

그 결과, 성장 호르몬의 일종인 ‘IGF-1’과 세포의 증식을 촉진하는 ‘FGF-2’의 2개의 단백질이 장관 유지에 깊이 관련되어 있다는 사실을 알아냈다.

기존 배양에서 사용해왔던 특정 단백질을 이 두 가지로 교체하자 간세포가 계속 늘어나 상피의 다양한 세포로 성장했다. 제작된 장의 미니 조직을 전자 현미경과 유전자 분석으로 조사한 결과, 사람의 장관세포의 거의 모든 기능이 재현되어 있었다.

미니 조직에 기존 약을 투입해본 결과 사람과 동일하게 작용한다는 것을 확인했다. 실험에서 미니조직은 최소 1년 이상 장관상피로서의 기능을 유지했다. 길게 유지되는 미니 조직을 연구에 이용한다면 약의 후보 물질이 체내에 흡수되는 과정 및 효과 등을 장기간 관찰할 수 있다. 동물 실험에 의존하지 않고 간단히 독성 확인 및 유전자 분석 등을 시행할 수도 있다.

연구팀은 앞으로 장내세포 및 섬유아세포의 재현도 목표로 하고 있다.

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