임재열 강남세브란스병원 이비인후과 교수 연구팀(김동현·윤여준 연구교수)이 침샘 상피 줄기세포를 활용해 침샘 형태와 기능을 모사하는 ‘3차원 오가노이드 배양법’을 확립했다.
침샘(타액선)은 소화와 발성을 돕고 우리 몸의 면역을 유지하는 침을 분비하는 중요한 신체 기관이다.
침샘 기능이 떨어지면 정상적으로 대화하기 어렵고, 소화나 각종 신체 활동에 지장이 생기므로, 두경부암(침샘암) 환자는 대부분 삶의 질이 급격히 낮아진다.
침샘 기능 저하를 극복하기 위해 다양한 연구가 시행됐지만 단순히 침 분비를 자극하는 약물(필로카핀)이나 구강건조증을 완화하는 구강용제 등의 대증적인 치료에 그치고 있는 실정이었다.
또한 침샘을 이루는 조직 줄기세포, 그 중에서도 성체 상피 줄기세포를 활용한 줄기세포의 3차원 배양에는 한계점이 있어 침샘 조직의 구성세포를 모두 포함하는 정교한 형태의 3차원 모사체는 보고된 바가 없었다.
연구팀은 장기간의 침샘 조직 줄기세포 연구 노하우를 바탕으로 독자적인 배합의 성장 인자가 포함된 배양액에서 침샘 성체 줄기세포에서 유래한 오가노이드가 생쥐의 경우 최장 8개월, 사람은 최장 4개월까지 유지될 수 있음을 확인했다.
또한 유지된 오가노이드는 배양 기간 유전자 변이가 없고, 침샘 기능을 가지면서 침샘 조직을 이루는 다양한 세포로 구성돼 있음이 확인됐다.
아울러 주요 3가지 종류의 침샘(이하선, 악하선, 설하선) 각자의 서로 다른 특성들 또한 오가노이드에서 명확히 나타남을 증명했다.
연구팀은 이러한 배양 방식을 침샘암 조직에 적용해 3가지 종류의 침샘암(타액선암)에서 각각 다른 특성을 나타내는 암 오가노이드 배양에 성공했다.
이를 통해 환자의 암 종류마다 서로 다른 치료 반응성을 예측할 수 있는 진단 스크리닝 플랫폼 기술을 선보였다.
임재열 교수는 “이번 연구에서 진행한 오가노이드 배양과 진단 스크리닝 플랫폼 기술을 통해 향후 침샘암 환자 맞춤형 정밀 의료와 함께 난치성 타액선 질환의 진단 및 치료 기술 개발, 자가 침샘 줄기세포를 활용한 환자 맞춤형 재생 의료가 가능해질 것”이라고 했다.
연구 결과는 국제 학술지 ‘네이쳐 커뮤니케이션즈’에 실렸다.