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정책동향

줄기세포 및 오가노이드_기초연구본부 선정 R&D 이슈 연구동향

  • 등록일2021-11-22
  • 조회수1356
  • 분류정책동향 > 기타 > 기타


[NRF R&D Brief-2021-23]

줄기세포 및 오가노이드


◈목차


1. 줄기세포 및 오가노이드
2. 왜 주목받고 있나?
3. 최근 많은 연구가 이루어지고 있나?
4. 최근 국내·외 연구 동향은?
5. 기초연구사업 지원 현황은?
6. 향후 기초연구사업에서 어떤 연구들이 필요한가?
7. 기초연구사업 결과들이 원천기술 확보로 이어지려면?
8. 향후 중점적으로 추진하여야 할 연구주제가 있다면?
참 고 자 료



◈본문


1. 줄기세포 및 오가노이드
 ㅇ 줄기세포란 체내 모든 종류의 세포로 분화할 수 있는 미분화 세포를 의미하며, 크게 배아줄기세포와 성체줄기세포로 존재함. 오가노이드는 이러한 줄기세포로부터 체외에서 만들어지는 3차원 조직 모사체 및 미니 장기임. 
☞ 배아줄기세포란 배반포 단계의 초기 포유류 배아에서 파생된 줄기세포로, 개체에 있는 모든 조직의 세포를 만들 수 있는 만능성(pluripotency)을 가짐. 
☞ 성체줄기세포란 성체의 조직 혹은 기관에 존재하고 있는 줄기세포로, 특정 세포들로 분화가 가능한 다분화능(multipotency)을 가짐. 
☞ 오가노이드는 배아줄기세포 또는 성체줄기세포로부터 만들어지는 3차원 구조체로, 실제 장기의 구조 및 기능을 모사함. 
 
※ 출처 : Hans Clevers. “Modeling Development and Disease with Organoids”. Cell, Vol.165, no.7, 2016, 1586-1597. 신근유 교수(포항공과대학교) 검토(2021.09.30.)
 
2. 왜 주목받고 있나?
 ㅇ 배아줄기세포는 개체에 존재하는 모든 조직의 세포로 분화할 수 있는 만능성을 가짐과 동시에 체외에서 무한히 배양하는 것이 가능함. 이 두 가지 특징 때문에 세포 분화 과정에 대한 기초 연구에서부터 질병 모델링과 세포치료제 개발을 위한 플랫폼으로 활발하게 활용되고 있음. 
ㅇ 성체 줄기세포의 주요 역할은 조직이나 기관의 세포를 유지하고 손상된 세포를 치료하는 것이기에 조직별 성체 줄기세포 분화과정에 대한 이해와 조직 특이적 분화 기술 확보는 차세대 재생의료 분야에 활용이 가능함. 
ㅇ 오가노이드는 체외에서 배양이 가능한 3차원 미니 장기유사체가 가진 특징으로 인해 질병발생의 기작을 이해하기 위한 기초의학을 비롯하여 재생의학과 인공장기 개발, 질병 모델링, 신약 개발 등 차세대 바이오연구 및 산업에 전반적으로 활용이 가능함.
☞ 과거 세포 모델은 암세포나 불멸화된 세포주가 주축을 이루었으나, 실제 체내에 존재하는 세포와 비교하여 생물학적 특성과 반응성에서 큰 차이를 보였음. 배아줄기세포는 암세포가 아님에도 무한히 증식할 수 있고, 다양한 조직 세포를 생산해 낼 수 있으므로 기존의 세포주 모델을 대체하는 새로운 플랫폼을 제공하였음. 특히 인간 배아줄기세포의 경우, 인간의 초기 발생을 연구하고, 다양한 인간조직 세포를 생산함으로써, 동물 모델의 한계점을 보완하는 역할로 주목받고 있음. 
※ 출처 : Charles E. Murry & Gordon Keller. “Differentiation of Embryonic Stem Cells to Clinically Relevant Populations: Lessons from Embryonic Development”, Cell, Vol.132, Issue 4, 2008, 661-680. 장지원 교수(포항공과대학교) 검토(2021.09.14.)
☞ 신체 조직의 복구 과정과 재생 과정에서 성체 줄기세포와 조직 내 주변 미세환경의 상호조절 및 분화 기작을 이해하여 질병을 극복하는데 줄기세포를 활용한 치료법이 재생 의료 분야에서 대안으로 제시되고 있음. 
 
※ 출처 : Huimin Xia, Xin Li, Weiwei Gao, Xin Fu, Ronnie Fang, Liangfang Zhang & Kang Zhang. “Tissue repair and regeneration with endogenous stem cells”, Nature Reviews Materials, no.3, 2018, 174-193. 최세규 교수(포항공과대학교) 검토(2021.09.30.)
 
☞ 인간 질병을 연구하는데 기반이 되었던 과거의 2차원 세포배양 모델과 동물 모델은 세포 유사성 및 생체 조직 구조의 모사성이 낮다는 점과 인간과 동물과의 궁극적인 차이점이 존재한다는 한계점을 가지고 있었음. 줄기세포 및 오가노이드는 이러한 한계점을 극복한 인간 조직 모델로, 인공장기 개발, 질병 모델링, 독성 테스트, 신약 개발 및 환자 맞춤형 치료제 개발 등의 분야에서 주목받고 있음.
 
※ 출처 : Aliya Fatehulla, Si Hui Tan&Nick Barker. “Organoids as an in vitro model of human development and disease”, Nature Cell Biology, Vol.18, no.3, 2016, 246-254. 신근유 교수(포항공과대학교) 검토(2021.09.30.)
 

...................(계속)

 

 

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