우리는 완벽한 형태의 인간 피부 오가노이드 배양법을 개발하였습니다.

그러나 그림1에서 보는 바와 같이 세 번째 기술도 실제 오가노이드 기반 재생치료제로서 활용하기에 여전히 한계를 가지고 있습니다. 피부조직에 비해 연골의 과형성 문제가 있으며, 실제 피부와는 반대되는 구조(inside-out, 즉 표피가 안쪽, 진피가 바깥쪽에 위치)가 되기 때문입니다.

최근 본 연구팀은 이러한 문제점을 극복하여 제대로 된 인공피부 제작에 성공하였고, 국제 학술지에 논문을 발표하였습니다. Wnt 신호전달경로 활성화로 인한 연골억제기술을 개발하여 완벽한 형태의 인공피부를 제작하는 것에 성공한 것입니다.

그림2. 기존의 방법으로 제작한 비의도적 연골이 형성된 피부 오가노이드(좌)와 Wnt 활성화 시, 비의도적 연골 형성이 억제되고 형성된 순수 피부 오가노이드(우) ⓒ서울대학교 수의과대학

인간 피부 오가노이드의 다양한 활용이 전망됩니다.

현재까지 대부분 피부 이식연구는 기증받은 피부와 혈관이 없는 단순 섬유아세포, 각질형성세포만을 공배양한 3차원 피부 및 3D 프린팅 기술 기반 인공 피부를 이식하여 생착 정도의 평가에만 국한되어 있었습니다. 실용화를 위해 이식한 인공 피부의 기능 재생을 평가하는 연구가 필요하며, 이를 위해서 혈관생성을 통한 3차원의 인간 피부 오가노이드 기술의 고도화 및 Off-the-shelf 기술을 통한 연구를 필요로 합니다.

이에 더불어 다양한 방식의 면역세포 공배양을 통한 면역 시스템 재현이 가능하다면, 실제 인간의 조직 환경을 재현할 수 있을 것으로 기대됩니다.

고도화된 3차원 인간 혈관이 생성된 피부 오가노이드는 면역, 세포분화, 약물 및 독성 평가, 전임상 연구, 조직재생, 조직공학 연구 등의 플랫폼으로 사용가능하여 다방면의 활용 및 응용 가능성이 높을 것으로 기대됩니다.

생체 모사 피부 오가노이드의 다양한 활용방안 ⓒ서울대학교 수의과대학

모낭을 포함하는 피부 오가노이드를 통해 대머리를 완치할 수 있는 날이 올 것으로 기대됩니다.

또한, 우리 연구팀은 3차원 인간피부 오가노이드에서 모낭의 분리 배양에도 성공하였습니다. 현재 모발 이식은 자가 모발 이식으로 건강한 모낭을 함유한 피부 조각을 떼어내 탈모가 일어난 부위에 뿌리째 이식하는 방식으로 진행됩니다. 하지만 남아 있는 환자의 모낭을 활용하는 방법이기 때문에 새로운 모낭은 얻을 수 없다는 단점이 존재합니다.

이러한 관점에서 환자의 모낭의 모구 부위에 존재하는 극소량의 모유두세포를 분리, 배양하여 이식하는 방법 및 타인의 모낭을 이식하는 연구 등이 많이 진행되고 있지만, 실제 임상에 적용하기 위해서는 여러 기술적 한계를 극복해야 합니다.

조만간 인간 유래 유도만능줄기세포를 활용하여 완벽한 구조의 모낭을 다량 포함하는 피부 오가노이드를 생산하고, 모낭만을 순수 분리하는 기술 및 체외에서 모낭을 배양할 수 있는 최적의 조건의 확립을 통해 이식이 가능하고 완벽한 모낭을 재건할 수 있는 모발 이식재를 개발할 수 있을 것으로 기대됩니다.

그림5. 인간 모낭의 생체 외 제작 후 모낭구조 ⓒ서울대학교 수의과대학

그림6. 3차원 인간혈관 오가노이드 제작과 모낭형성 모식도 ⓒ서울대학교 수의과대학

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