우리나라를 비롯한 아시아 국가에서 흔한 간암 치료에 있어 현재 임상에서 사용되고 있는 표적치료제는 소라페닙에 국한되어 있다.

새로운 표적치료제 개발이 절실한 가운데 한국생명공학연구원(원장 장규태) 연구진이 기존의 3차원 세포배양 방식보다 인체의 실제 간암과 유사한 대형의 암 스페로이드(3차원으로 배양된 세포집합체)를 제작할 수 있는 새로운 배양기술(Spheroid forming unit, SFU)을 개발했다.

2차원 세포배양보다 3차원 세포배양이 생체의 환경을 보다 더 잘 반영할 수 있기 때문에 최근 3차원 세포배양 기술은 급속히 발전하여, 다양한 기술이 개발되었다. 세포 치료제 개발, 질병 모델링 및 약물 스크리닝을 위한 성공적인 미래 모델이 될 것으로 기대 되고 있다

한국생명공학연구원 연구진은 이 대형의 암 스페로이드를 제작할 수 있는 새로운 배양기술을 항암제 효능평가에 활용하여 기존의 2차원 배양에서 보다 생체에 가까운 결과를 얻는데 성공했다.

2차원 세포모델이란 평면의 배양시스템을 말하며 단층적인 세포배양을 의미하나 3차원 세포모델이란 평면적 세포 배양과 달리 입체적 세포 배양 시스템을 구성한 것으로 실제 인간의 장기와 유사한 환경을 재현한 것이 특징이다

현재 3차원 세포 모델을 제작하는 기술개발 및 시장은 점점 증가 추세이며 향후 경제적이고 효과적으로 사람의 간암과 유사한 3차원 간암모델을 제작할 수 있는 SFU 기술은 다양한 분야에 적용가능 할 것으로 기대된다.

특히 3차원 세포배양이 2차원 세포배양보다 생체와 유사한 결과를 보여줄 수 있다는 기대와 줄기세포 분야의 발달로 인하여, 최근 관련 세포배양 시장이 급격히 증가하고 있다.

기존의 개발된 3차원 세포배양법은 비교적 작은 사이즈 때문에 생체내 종양환경을 반영하기 부족한 면이 있었고, 대형화를 위해서는 세포가 3차원의 구형으로 성장 할 수 있는 공간을 형성하는 재료인 세포지지체를 사용해야 하는 번거로움이 있었다.

이 같은 한계를 극복하기 위하여 기존의 3차원 배양방법을 융합한 스페로이드 포밍유닛(spheroid forming unit, SFU) 기술을 개발하였으며, 이를 기업에 기술이전 하여 상용화를 앞두고 있다.

현재 다양한 원인으로 발생하는 간암은 한국에서는 발병률이 높으나, 효과적인 표적치료제는 제한적이여서, 새로운 간암 표적치료제 개발을 위해 생체와 유사하고 정확한 체외 간암모델의 필요성이 증가하고 있었다.

종래 사용하던 2차원 세포모델보다 항암제 평가를 보완 할 수 있는 3차원 간암모델은 보다 생체와 유사한 특성을 가지고 있어, 항암제의 효능 및 독성 등을 평가하는 정밀한 수단이 될 것으로 주목 받고 있다.

또 사람과 동물간의 종간 차이에서 오는 문제점을 해결하고, 동물실험을 보완하기 위한 대체기술의 기본이 되는 사람의 질환모델을 경제적이고, 효과적으로 제작할 수 있는 기술을 개발한 것이다.

연구팀이 개발한 3차원 체외 간암 모델의 한계점은 체외에서는 혈관을 생성하지 못한 것이다.

이것은 생체가 체외에서는 모사할 수 없는 중요한 인자를 가지고 있다는 것으로. 보다 높은 생체 유사도를 가진 체외 종양모델을 제작하기 위하여 해결되어야 할 과제이다.

줄기세포연구센터 정초록 박사는 “최근 생체를 모방하여 체외에서 각종 질환모델을 개발하고 이를 활용하여 동물실험을 보완 하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다”며, “본 연구팀의 3차원 세포모델은 보다 정확한 결과를 도출하여 신약 개발의 실패율을 낮추는데 기여 할 것으로 기대된다”고 밝혔다.

생명연 연구팀(교신저자: 정초록/임정화 박사, 제1저자: 강현미 박사)이 수행한 이번 연구는 생명연의 BIG(Big Issue Group: 미래성장원천 창출을 위해 생명연 주요사업 중 중장기로 추진하는 중대형 사업으로서, 금번 성과는 ‘생체모사 배양 시스템 기반 개인 맞춤 질환모델 개발’ 연구 그룹) 사업의 지원으로 수행되었고, Nature 자매지인 사이언티픽 리포트(Scientific Reports) 9월 5일자 온라인 판에 게재되었다. (논문명: Cell spheroids with enhanced aggressiveness to mimic human liver cancer in vitro and in vivo)