동물 유래‘유도 간 줄기세포’제작 기술 개발

김민주 기자 2021-06-11 (금) 08:12 4일전 37  

- 신약·식품 개발에 사용하는 실험동물 줄일 수 있을 것으로 기대 -

농촌진흥청(청장 허태웅)은 동물의 체세포를 이용해 동물실험을 대체할 수 있는 ‘유도 간(肝) 줄기세포’ 제작 기술을 개발했다.


유도 간 줄기세포는 체세포를 간세포로 직접교차분화시켜 만든 것으로, 이를 활용해 해독 작용과 약물 대사 등의 기능을 재현할 수 있다. 


 간은 우리 몸에서 약물 분해, 물질대사 기능을 담당하는 특성이 있기 때문에 신약이나 식품 개발 과정에서 실험동물을 대상으로 간 독성 평가를 실시하고 있다.

연구진은 실험쥐 수컷과 암컷의 체세포를 이용해 각각 유도 간 줄기세포를 만들었고, 체외에서도 성공적으로 증식하며 주요 기능이 유지되는 것을 확인했다.


 특히 암컷 유래 유도 간 줄기세포가 수컷 유래 줄기세포보다 간 기능 개선에 더 효과적인 것으로 나타났으며, 이는 유전적인 요인에 의한 것으로 확인됐다. 사람도 성별에 따라 여성과 남성의 간 크기, 기능대사, 약물 분해 능력이 다른 것으로 보고된 바 있다.


 이번에 개발한 유도 간 줄기세포를 성별 맞춤형 신약 개발의 독성 시험에 사용할 경우 그동안 별다른 대체물을 찾지 못해 사용됐던 실험동물을 줄이는 데 기여할 것으로 기대된다.

이번 연구는 우장춘프로젝트 ‘돼지 고형 장기를 활용한 사람 생체모사 기능성 인공 간 개발’ 과제를 통해 수행됐으며, 국제 학술지인 ‘바이오메드센트럴-줄기세포 연구와 치료(BMC-Stem cell Research & Therapy)’에 게재됐다.

농촌진흥청 국립축산과학원 류재규 동물바이오공학과장은 “이번 연구는 신약 개발 시 성별에 따른 약물 감수성의 차이를 고려해야 함을 보여주었으며, 유도 간 줄기세포를 활용하는 대체시험법 개발 가능성을 높였다.”라고 말했다.

한편, 농촌진흥청은 돼지의 체세포로 유도 간 줄기세포를 생산하는 기술을 확보하여 산업재산권 등록을 완료했으며, 이를 동물 대체 시험법에 활용할 수 있도록 할 방침이다.

 

<성별이 유도 간 줄기세포의 기능에 미치는 효과>

□ 유도 간 줄기세포의 약물분해 능력 검정을 위한 전사체 분석
 ○ 실험 쥐의 간에서 주요 약물분해효소(CYP)가 암컷과 수컷에서 차등 발현되는 것을 확인.
 ○ 체세포를 활용해 제작된 유도 간 줄기세포에서도 간과 유사한 발현을 모사하고 있음을 확인.

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< 성별에 따른 약물분해효소(CYP) 발현 정도 >

□ 유도 간 줄기세포를 면역부전 간 손상 실험쥐에 이식
 ○ 간세포의 특징인 2개의 핵을 가진 유도 간 줄기세포를 이식된 간 속에서 확인함

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<세포핵, 세포막 염색으로 확인한 실험쥐 속 이식된 유도 간 줄기 세포>

□ 유도 간 줄기세포의 성별에 따른 기능 차이 규명
 ○ 이식된 유도 간 줄기세포가 간 기능 회복에 기여함을 확인

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<유도 간 줄기세포 이식 후 성별에 따른 기능 차이 확인>

- 암컷과 수컷의 유도 간 줄기세포를 각각 면역부전 간 손상이 있는 암컷쥐와 수컷쥐에 이식한 결과, 간 수치 검사의 대표 지표인 아스파테이트아미노전이효소(AST)와 알라닌아미노전이효소(ALT)의 혈중 농도가 감소했다.  
  - 특히 암컷의 유도 간 줄기세포는 이식 받은 쥐의 성별과 관계없이 아스파테이트아미노전이효소(AST) 수치 감소에 더 효과적이었다.

 

 

 

 

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