[주목! e기술] 미니장기 ‘오가노이드’

[이데일리 송영두 기자] 오가노이드는 줄기세포나 장기 기원세포로부터 분리한 세포를 3D 배양법으로 다시 응집 및 재조합해 만든 장기 특이적 세포 집합체다. 일명 미니장기로 불린다.

한국바이오협회에 따르면 1957년 에띠엔느(Etinne Y.)에 의해 처음 만들어졌고, 2009년 한스 클레버스(Hans Clevers) 연구팀은 3D 배양을 통해 정교한 장 오가노이드를 개발했다. 이후 2015년 MIT에서 선정한 10대 미래 유망기술에 뇌 유사 기관이 선정된 바 있다.

전 세계는 최근 10년 동안 오가노이드를 개발해 왔고, 현재 암연구 및 세포 연구가 활발하게 진행되고 있다. 국내외 제약·바이오 기업들이 오가노이드에 주목하는 이유는 신약개발과 인공장기 개발 등에 활용될 수 있기 때문이다. 쉽게 말해 신약후보 물질 등을 인공장기에 투약해 안전성과 유효성 여부를 판단할 수 있어 다양한 활용성이 매우 높다.

항암제부터 재생 치료제까지

오가노이드 종류는 다양하다. 종양 오가노이드, 장 오가노이드, 뇌 오가노이드, 간 오가노이드, 폐 오가노이드, 위 오가노이드 등이 개발됐다. 이를 통해 면역항암제부터 재생치료, 당뇨병과 같은 만성질환 등의 치료에 활용이 가능하다.

특히 오가노이드를 통한 신약은 효과적으로 시험 돼 환자에게 영향을 줄 수 있다. 항암제 개발이 대표적이다. 생명공학정책연구센터 리포트에 따르면 줄기세포 자기 조직화 능력을 기반으로 암 환자 조직으로부터 분리 제작한 암 오가노이드는 환자의 특성을 모방하고, 증식 개인의 약물 반응을 정확하게 예측하는 등 맞춤 의료에 활용할 수 있다.

차세대 오노가이드 기술 개념도.(자료=생명공학정책연구센터)

재생치료제 개발도 가능하다. 2012년 일본 와타나베 마모르 박사 연구진은 염증성 장 질환 모델에 장 오가노이드 이식 시 손상된 장이 재생되는 것을 세계 최초로 증명했다. 유종만 오가노이드사이언스 대표는 “오가노이드는 줄기세포를 다량 함유하고 있어 손상된 장기에 이식될 경우 손상 부위를 재생시킬 수 있다”며 “장은 물론 간, 췌장 등 다양한 장기의 재생치료제 개발이 가능하다. 오가노이드는 종양 원성이 낮고 재생능력이 뛰어나 차세대 재생치료제로 주목받고 있다”고 설명했다.

티앤알바이오팹·오가노이드사이언스, 243조원 시장 도전

글로벌 리서치 기업 BCC 리서치에 따르면 오가노이드 시장 규모는 연평균 27.3% 증가해 2017년 516억 달러(약 58조원)에서 오는 2023년 2148억 달러(약 243조원)로 폭발적인 성장을 할 것으로 전망된다.

이중 뇌 오가노이드가 연평균 41.8%, 2023년 91억 달러로 가장 큰 시장을 형성하고, 장 오가노이드가 연평균 17.6% 성장해 2023년 약 50억 달러에 달할 것으로 예상된다. 그 뒤를 간 오가노이드(32억7000만 달러), 위 오가노이드(16억3000만 달러), 췌장 오가노이드(10억3000만 달러)가 이을 것으로 전망된다.

전 세계적으로 오가노이드를 연구하는 기업 중 대표적인 곳은 미국 3D나믹스(3Dnamics)와 네덜란드 허브(hub), 미국 신시내티 칠드런스(Cincinnati Children’s), 캐나다 스템셀(STEMCELL) 등이 있다. 국내에서는 티앤알바이오팹이 3D 바이오프린팅 기술을 이용해 동물실험 문제점을 해결하기 위한 오가노이드를 개발하고 있다. 이 회사는 올해 2월 간 조직 형상을 3D 바이오프린터로 만들어 낼 수 있는 단면 형태를 보이는 기술에 대해 미국 특허를 취득했다.

또한 오가노이드사이언스는 오가노이드 기술을 활용해 차세대 재생치료제와 신약개발 평가 플랫폼을 개발했다. ‘세포치료 콘퍼런스 월드 아시아 2020’에서 올해 최고 세포치료 파이프라인으로 선정됐고, 2020 보건산업진흥원 보건의료 기술사업화 유공 포상에서 보건복지부 장관 표창을 받을 정도 뛰어난 기술력을 보유하고 있다.