슬롯 꽁 머니

호흡과 혈액순환, 호흡 등 생체 기능을 몸속 장기가 여러 질병적 원인으로 인해 제 기능을 하지 못하는 경우가 발생합니다. 따라서 장기 기능 회복을 통해 생리 활성 기능을 유사하게 재현할 수 있도록 하는 '슬롯 꽁 머니'가 최근 이슈로 떠오르고 있습니다.

슬롯 꽁 머니는 유사 생체 장기를 의미합니다. 심장, 간, 신장, 췌장, 갑상선, 소화기관, 피부 등 신체와 동일한 구조로 만들어져 맞춤형 치료제 개발은 물론 동물 및 임상 실험을 대체할 수 있다는 점에서 4차 산업혁명을 이끄는 생명공학 분야에서도 가장 주목받고 있습니다.

슬롯 꽁 머니가 무엇이고 이를 위해 어떤 연구가 진행되고 있는지, 어떻게 활용될 수 있는지에 대해 알아보겠습니다.

Q:슬롯 꽁 머니란 무엇인가요.

A:슬롯 꽁 머니는 'Organ'(장기) 'Oid'(유사한) 두 단어가 합쳐진 장기와 유사한 무언가를 의미하는 개념입니다.

슬롯 꽁 머니를 이해하기 위해선 우선 줄기세포에 대한 개념적 접근이 필요합니다. 줄기세포는 여러 종류 신체 조직으로 분화할 수 있는 능력을 가진 미분화 세포로 배아줄기세포, 성체줄기세포, 역분화 줄기세포 세 가지 종류가 있습니다.

배아줄기슬롯 꽁 머니는 배아 발생 과정에서 추출한 슬롯 꽁 머니로 모든 조직 슬롯 꽁 머니로 분화할 수 있지만 아직 분화하기 전 단계인 미분화 슬롯 꽁 머니입니다. 성체줄기슬롯 꽁 머니는 뼈나 장기 등 우리 몸속 특정 조직으로 분화할 수 있는 줄기슬롯 꽁 머니로, 골수·제대혈·지방조직 등 모든 장기 및 조직에 분포하지만 배아줄기슬롯 꽁 머니보다 분화 능력은 조금 떨어집니다.

마지막으로 역분화줄기슬롯 꽁 머니는 성장이 완료된 체슬롯 꽁 머니에 특정 유전자를 주입하는 것과 같은 인위적 자극을 통해 우리 몸속 모든 장기로 자랄 수 있도록 만들어진 슬롯 꽁 머니입니다.

줄기슬롯 꽁 머니는 인체 조직으로 분화할 수 있다는 점을 활용해 질병 모델로 제작하고 이에 대한 치료제 개발 목적으로 활용됩니다. 그러나 줄기슬롯 꽁 머니는 실제 장기 기능을 수행할 수 없으며 슬롯 꽁 머니 간 상호작용을 관찰하기 어렵다는 한계가 존재합니다.

한계 극복을 위해 고안된 것이 바로 슬롯 꽁 머니입니다. 슬롯 꽁 머니는 줄기세포를 3차원적으로 배양하거나 재조합해 만든 장기 유사체로, 우리 몸속 장기 기능과 구조적 특징을 모두 가진 줄기세포입니다.

즉 우리 몸속 장기를 구성하는 세포로 구성됐으며 해당 장기 구조와 유사하고 기능적 수행에 무리가 없는 세포 집합체를 슬롯 꽁 머니로 정의합니다.

Q:슬롯 꽁 머니는 어떻게 시작됐나요.

A:소장, 대장, 간, 췌장 등 성체줄기세포로부터 장기유사체를 배양한 네덜란드 후브레히트 연구소 한스 클래버스(Hans Clevers) 박사를 시작으로 슬롯 꽁 머니 분야가 개척됐습니다.

그는 생쥐 직장에서 얻은 줄기세포로 미니 내장을 만들고 이것을 슬롯 꽁 머니로 지칭했으며, 2013년에 이르러서 영국 케임브리지대 매들린 랭커스터 박사가 신경줄기세포로 뇌 슬롯 꽁 머니를 만들어냈습니다. 이후 미국과 일본 등에서 슬롯 꽁 머니 연구가 활발해지면서 심장, 위, 간, 신장, 췌장, 갑상선 등 11개 주요 신체 장기를 포함한 다양한 슬롯 꽁 머니가 만들어지고 있습니다.

Q:슬롯 꽁 머니를 어떻게 활용할 수 있나요.

A:슬롯 꽁 머니는 인간 장기와 매우 유사하다는 점에서 치료제 개발과 질병 모델 제작에 주로 활용됩니다.

질병 모델 제작은 지카바이러스 연구가 대표적인 사례입니다. 실제 2015년 남아메리카 등을 강타한 지카바이러스 원인은 슬롯 꽁 머니 활용을 통해 확인했습니다.

수백만명이 급속도로 감염되면서 전 세계적인 팬데믹 가능성이 있었던 지카바이러스는 특히 신생아에게 '소두증'이라는 치료 불가능한 기형증을 유발했기 때문에 당시 산모에게 공포의 대상이었습니다.

많은 연구진이 지카바이러스와 소두증 간 관계성을 밝히고자 했지만 인간을 대상으로 한 실험이 불가능해 연구 진전이 어려웠습니다. 그러나 인간 대뇌 발달 과정을 재현한 뇌 슬롯 꽁 머니가 실험에 사용되면서 지카바이러스가 뇌 줄기세포 성장을 저해한다는 사실을 밝혀냈습니다.

유아와 소아에게 설사를 유발하고 설사로 인한 탈수가 기절과 사망으로까지 이어지는 '로타바이러스'나 '노로바이러스'에 대한 연구도 슬롯 꽁 머니를 활용하고 있습니다.

바이러스 세포주가 없어 바이러스 배양을 통한 연구가 불가능했지만 슬롯 꽁 머니로 비슷한 환경을 제공하면서 폐 슬롯 꽁 머니를 이용한 호흡기세포융합바이러스 원인 유전자를 밝혀내기도 했습니다.

질병 모델 제작 외 재생 치료제 개발에 사용 가능합니다. 몸속 특정 부분이 망가졌을 경우 슬롯 꽁 머니를 이식함으로써 자가 재생을 유도하는 것입니다.

인공장기 제작에서도 활용할 수 있습니다. 보통 장기 이식은 면역거부반응 등 부작용이 우려되지만 슬롯 꽁 머니로 인공장기를 만들면 '개인 맞춤형'이 가능해 체내 거부 반응을 크게 줄일 수 있습니다.

신약 개발 등에 반드시 필요한 임상실험을 대체하는 기술에도 쓰일 수 있습니다. 이를테면 하나의 칩에 뇌, 심장, 폐, 간 등 슬롯 꽁 머니를 담아 인체를 대신하는 역할을 함으로써 실제 인체나 실험동물을 대상으로 한 연구를 대체할 수 있습니다.

최근에는 코로나19 주요 표적인 폐를 비롯해 뇌, 신장, 장, 간 슬롯 꽁 머니 등에 코로나 감염 모델을 만들어 바이러스 감염 기전을 규명하고 치료제를 개발하려는 연구가 주목받고 있습니다.

주최:전자신문 후원:교육부·한국교육학술정보원

[관련도서]

◇'과학을 쉽게 썼는데 무슨 문제라도 있나요' 박종현 지음, 북적임 펴냄.

과학은 우리의 일상과 더욱 밀접해지고 있다. 과학기술 없이는 우리의 일상을 지속할 수 없을 정도로 말이다. 이 책은 과학기술시대를 살아가는 데 필요한 알짜배기 과학지식을 가볍게 읽기 좋은 일상 언어로 담아냈다. '과학이 알려주는 앞으로의 미래'를 주제로 슬롯 꽁 머니 등 전문용어로 가득했던 과학을 쉽게 체험하고 이해하면서 과학적 원리가 일상 및 사회와 유기적으로 연결됐다는 사실을 알 수 있게 해준다.

◇'나는 뇌를 만들고 싶다' 선웅 지음, 이음 펴냄.

'미니 뇌가 점점 더 인간의 뇌와 같아지면 어떤 일이 일어날까?' 이 책은 최근 진행 중인 미니 뇌 만들기 프로젝트 면면을 소개한다. 슬롯 꽁 머니라는 용어 대신 미니 뇌라는 단어로 특징과 이론, 연구 과정, 고민을 쉬운 설명과 솔직함으로 내보인다. 왜 그리고 어떻게 미니 뇌를 만들려는지 그 과정을 통해 과학기술 발전이 어떻게 우리 스스로에 대한 이해를 바꾸어갈 수 있을지, 이해해 나가는 작은 단서들과 영감을 얻는 순간을 경험하게 된다.

대전=이인희기자 leeih@etnews.com