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NEW 약학과 김정현 교수팀, 폐 면역체계 재현 ‘폐 어셈블로이드’ 개발
- 2025-04-15
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- 호흡기 감염병 연구의 새 장
- <네이처 커뮤니케이션즈> 게재
우리 학교 약학과 김정현 교수 공동 연구팀이 인간 ‘폐’의 면역체계를 모사하는 ‘미니 폐 어셈블로이드’를 개발하는 데 성공했다. 폐 조직의 감염 및 손상 반응을 정밀하게 재현함으로써 난치성 폐 질환용 신약 개발에 기여할 것으로 전망된다.
김정현 교수(사진)는 한국생명공학연구소·국립보건연구원 연구팀과 함께 인간의 폐 조직을 모사한 폐 어셈블로이드를 개발했다고 밝혔다.
해당 연구는 ‘폐 대식세포를 이용한 폐 생체조직시스템 제작 기술(Generation of induced alveolar assembloids with functional alveolar-like macrophages)’이라는 제목의 논문으로 저명 학술지 <네이처 커뮤니케이션즈(Nature communications, 2023년 기준 IF 14.7)> 4월호에 게재됐다.
폐렴 같은 호흡기 감염성 폐 질환은 전 세계적으로 다수의 사망자를 발생시켜왔지만, 인체 폐의 구조와 면역체계를 모사하는 모델이 없어 신약 개발에 어려움을 겪어왔다.
이에 아주대 공동 연구팀은 실제 인간의 폐 조직을 모사한 ‘폐 어셈블로이드(iAlvAssemb)’ 개발에 나섰다. 연구팀은 사람 유도만능줄기세포(hPSC)로부터 폐포 상피세포(Alveolar Epithelial Cells)와 대식세포를 각각 유도하고, 이들을 함께 배양해 실제 폐 조직과 유사한 구조와 면역 반응을 구현할 수 있었다.
연구팀이 개발한 폐 어셈블로이드에서는 폐포 상피세포가 분비하는 GM-CSF가 대식세포의 조직 적응을 유도하고, 대식세포가 다시 인터루킨-1β(IL-1β), 인터루킨-6(IL-6) 등을 분비해 상피세포의 surfantant 단백질 발현을 조절하는 양방향 면역-상피 상호작용이 관찰됐다. 이는 인간 폐의 복잡한 면역 미세환경을 정밀하게 재현한 결과로 그 의의가 크다.
또한 결핵균(Mycobacterium tuberculosis) 감염 시 대식세포의 감염 민감성, 대식 및 산화지질 흡수, 감염 후 세포 사멸 등 면역 반응이 실제 폐 조직과 유사하게 재현된 점도 주목할 부분이라고 연구팀은 설명했다.
약학과 김정현 교수는 “이번 연구에서 개발한 ‘폐 어셈블로이드’는 실제 사람의 폐와 유사한 구조를 형성할 뿐 아니라, 세균 감염과 염증 및 손상 등 다양한 자극에 대해 서도 실제와 유사한 반응을 나타냈다”라고 설명했다.
이어 “기존 폐 오가노이드 모델의 한계를 극복하고, 면역세포를 포함한 인간 호흡기 조직의 기능을 정밀하게 구현함으로써 앞으로 호흡기 감염병 연구, 신약 효능 평가, 독성 시험 등 다양한 분야에 폭넓게 활용될 수 있을 것으로 기대된다”라고 덧붙였다.
한편 이번 논문은 생물학연구정보센터(BRIC)의 ‘한빛사’ 논문으로 선정됐다. 포항공대 생물학연구정보센터(BRIC)는 생명·의과학 분야에서 피인용 지수가 10 이상인 학술지나 그룹별 상위 3% 이내의 세계적인 학술지에 생명과학 분야 논문을 게재한 한국 과학자들을 '한빛사'로 선정해 소개하고 있다.
약학과 김정현 교수 연구팀은 앞으로도 국제 보건을 위협하는 난치성 호흡기 감염병 분야 신약개발을 위해 줄기세포를 이용한 인체 조직 개발 연구를 다각적으로 이어나갈 계획이다.
김정현 교수 공동 연구팀이 연구해온 줄기세포 유래 인간 폐 조직(폐 어셈블로이드, iAlvAssemb)의 개발 모식도