미래 의약과 의료기술의 한 부분을 선도할 것이라는 전망과 함께 오가노이드(Organoids)가 주목받고 있다.

최근 10년 동안 과학자들은 장기유사체인 오가노이드 개발에 주력해 왔으며 현재는 신약개발과 인공장기 개발 및 질병치료에 활용될 것으로 전망된다.

특히 새로운 약물을 발견하는데 오가노이드를 활용하면 맞춤형 항암제를 동물실험 없이도 가능할 것으로 보인다.

오가노이드란 장기유사체 혹은 미니 장기라고 불리며 실제 장기기관의 기능 및 구조를 닮아 있는 자가조직화(self-organizing)가 가능한 3차원(3D cell culture) 세포 집합체로 정의 된다.

장기 이식 목적 및 세포 치료에 사용될 것으로 연구를 진행 중이며 질병 치료를 위한 환자별 모델을 제공할 수 있어 개인별 맞춤 의료시대를 열 것으로 전망된다.

또한 희귀병을 앓고 있는 환자도 오가노이드를 활용해 희귀병 관련 오가노이드를 만들어 치료체계를 규명해낼 수 있다는 것이 관련 연구자들의 견해이다.

실제 폐암 오가노이드를 활용해 맞춤 항암제를 찾을 수 있다는 국내 연구결과도 발표된 바 있다.

지난 10월 서울아산병원 병리과 장세진 교수와 의생명연구소 김민서 박사팀은 개인별 특성을 재현한 폐암 오가노이드 배양을 세계 최초로 성공했다.

당시 의료진은 “항암제 개발 과정에서 약물 유효성을 검증하는 전임상시험암 모델로 유용할 것으로 증명했다”면서 “동물실험의 상당부분을 대체하는 방향으로 발전할 것이다. 신약 개발 효율을 높이고 실험에 동물 사용으로 인한 윤리적 부담을 덜어줄 것”이라고 밝혔다. 

오가노이드의 용도별 활용

오가노이드를 활용하는 부분에게 가장 빛을 발하는 영역이 바로 신약개발이다.

한국바이오경제연구센터 안지영 연구원은 최근 보고서를 통해 “오가노이드를 통한 신약은 효과적으로 시험되어 환자에게 영향을 줄 수 있는 것으로 보인다”면서 “오가노이드 암 약물 스크리닝은 전임상 단계에서 약물 후보 물질 선택을 가속화시킬 수 있으며, 암 신약 스크리닝을 통해 전임상 단계에서 신약 후보군을 좀 더 빠르게 발굴할 수 있다”고 설명했다.

또한 그는 암 생리한 연구와 암 임상시험 분야는 오가노이드를 활용할 수 있는 가장 전망 있는 분야로 꼽았다.

오가노이드는 짧은 성숙 시간과 실시간 약물에 대한 측정 가능한 용량 의존적 특징 때문에 암 연구에 적합한 시스템을 갖고 있는 것으로 평가된다.

더불어 종양 오가노이드는 정상 세포의 오가노이드와 비교할 수 있고 다양한 암 단계에서 종양이 발생하는 매커니즘에 있는 개인의 차이를 연구하기 위해 관찰될 것으로 전망된다.

다만 그는 “오가노이드를 활용한 정확한 의학적 검사를 위해서는 변이율(mutation rate)과 종양 공격성 평가(Tumor aggressiveness evaluation)를 고려해야 한다”고 말했다.

맞춤의학·재생치료제로 활용

오가노이드는 개인별 진단 목적으로 사용될 수도 있다. 대표적으로 개인별 맞춤진단으로 적용되는 병은 낭포성 섬유증이다.

낭포성 섬유증은 길항제(Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator, CFTR)2) 유전자의 돌연변이 때문에 발생하며, 낭포성 섬유증이 발현에 기인하는 유전인자는 2000개가 넘는다.

하지만 현재 섬유증 발병 원인 중 주요 변이를 타겟으로 한 신약만 존재하며 이 신약은 가격이 비싸 환자들의 사용에 제약이 있다.

안지영 연구원은 “오가노이드를 활용해 약물테스트를 시행할 경우, 발병의 다양한 원인에 대한 시험이 가능해 불필요한 약의 복용을 막아 치료에 대한 비용을 줄일 수 있다”고 강조했다.

한편 국내 오가노이드 시장은 아직 초기단계로 대표적인 국내 병원은 분당차병원 세포치료제 R&BD 지원센터를 꼽을 수 있다.

차병원은 인간 위장 및 대장 성체줄기세포 유래 오가노이드와 연구자가 제공하는 세포주 및 조직을 이용한 맞춤형 오가노이드를 제작하고 있다.