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[IT뉴스]혈관 갖춘 '인공 간' 구현…동물실험서 치료 효과 확인

온카뱅크관리자

2026-08-11 11:47:31

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 <img alt="간 기능 회복이 어려운 말기 간질환 환자에게 이식할 수 있는 공여 장기가 부족한 상황이다. 게티이미지뱅크 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202608/11/dongascience/20260811113810820loos.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="qvRtcAcneo" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202608/11/dongascience/20260811113810820loos.jpg" width="658">
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 간 기능 회복이 어려운 말기 간질환 환자에게 이식할 수 있는 공여 장기가 부족한 상황이다. 게티이미지뱅크 제공
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 장기 부족 문제에 대응하기 위한 새로운 ‘인공 간’ 제작 플랫품이 제시됐다. 간 조직 안에 혈관망이 함께 형성되도록 만들었다. 향후 환자 맞춤형 인공 간 개발의 토대가 될 것으로 기대된다. 
 서울대는 강경선 수의대 교수 연구팀이 권성훈 공대 교수 연구팀, 김다현 성신여대 교수와 함께 인간 유도만능줄기세포(iPSC)와 탈세포화 지지체, 혈관 유도기술을 결합해 혈관과 간의 실질조직이 공간적으로 조직화된 기능성 인공 간을 구현했다고 11일 밝혔다. 
 간 기능 회복이 어려운 말기 간질환 환자에게는 사실상 간 이식이라는 선택지만 남는다. 이식 가능한 공여 장기가 부족하다는 문제가 있다. 면역학적으로 적합한 간을 적시에 확보하기 어렵다는 한계도 있다.
 최근에는 환자 유래 세포를 활용한 오가노이드(장기유사체), 생체모사 지지체, 3차원 바이오제조 기술 등이 장기 부족 문제에 대응할 차세대 재생의료 기술로 주목받고 있다. 
 인공 장기가 생존해 정상적으로 기능하려면 내부에 산소와 영양분을 공급할 수 있는 혈관 구조가 필요하다. 기능적이고 안정적인 혈관망을 인공조직 안에 재현하는 기술이 이식용 인공 장기 개발의 핵심 난제 중 하나다. 
 연구팀은 인간 iPSC로부터 유래한 간전구세포와 혈관내피세포를 탈세포화 지지체에 적용했다. iPSC는 다양한 종류의 세포로 분화할 수 있는 줄기세포이고 탈세포화 지지체는 세포 성분을 제거하고 세포외기질 구조만 남긴 생체 지지체다. 
 iPSC 유래 세포를 탈세포화 지지체에 적용한 후에는 혈관내피세포 표면에 존재하는 단백질인 ‘CD31’을 인식하는 압타머(짧은 DNA/RNA 조각) 기반 혈관 코팅제(VCA)를 도입해 혈관계와 간 실질조직이 상호 연계된 구조를 형성하도록 유도했다. 
 그 결과 혈관내피세포의 조직화와 간세포 계열의 공간적 배열이 촉진됐다. 실제 간조직의 미세환경을 가깝게 모사하는 혈관화 인공 간이 형성된 것이다.  
 연구팀은 공간전사체 분석을 활용해 인공 간 내부의 위치별 유전자 발현과 세포 간 신호전달을 분석했다. 이를 통해 'IGF2–IGF1R–AKT/MAPK 신호축'이 혈관 및 간 실질조직의 공간적 조직화와 기능적 성숙을 조절하는 핵심 경로임을 확인했다. IGF2–IGF1R–AKT/MAPK 신호축은 성장, 생존, 대사 및 조직 성숙에 관여하는 세포 신호전달 경로다. 
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 <img alt="인간 iPSC에서 유래한 간전구세포와 혈관내피세포를 탈세포화 지지체에 적용하고 CD31 압타머 기반 혈관 코팅제(VCA)를 이용해 혈관조직과 간 실질조직의 공간적 형성을 유도하는 과정을 나타낸 모식도. 서울대 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202608/11/dongascience/20260811113812108mnmf.png" data-org-width="680" dmcf-mid="yG9vded8n4" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202608/11/dongascience/20260811113812108mnmf.png" width="658">
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 인간 iPSC에서 유래한 간전구세포와 혈관내피세포를 탈세포화 지지체에 적용하고 CD31 압타머 기반 혈관 코팅제(VCA)를 이용해 혈관조직과 간 실질조직의 공간적 형성을 유도하는 과정을 나타낸 모식도. 서울대 제공
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 공간전사체 분석에서 도출된 유력한 생물학적 신호를 기능적으로 검증한 결과, IGF2 신호를 억제하거나 조절했을 때 혈관 형성과 간세포 성숙 양상이 변화한다는 점이 확인됐다.
 연구팀은 유력한 생물학적 신호에 조직공학적 설계를 적용해 외부에서 IGF2가 공급되도록 했다. 그 결과 인공 간은 VCA와 상승적으로 작용해 혈관 구조가 정교해지고 간세포가 기능적으로 성숙됐다.  
 연구팀은 제작한 혈관화 인공 간을 만성 간부전 쥐 모델에게 이식했다. 그 결과 VCA와 IGF2를 함께 적용한 인공 간에서 조직의 구조적 완성도와 간 관련 기능이 향상됐으며 뚜렷한 치료 성과가 나타났다.  
 이번 연구는 혈관화가 인공 간의 크기나 형태를 개선하는 보조적 요소에 그치지 않고 조직의 생존과 성숙, 이식 후 기능을 결정하는 핵심 조건임을 보여준다. 다만 이번 연구는 동물모델에서 수행된 전임상 연구로, 실제 환자 치료에 적용하기 위해서는 장기간 안전성, 대량 생산 공정, 혈류와 직접 연결되는 관류형 혈관망, 면역학적 적합성 등에 대한 추가 연구가 필요하다.
 강 교수는 "인공 간조직이 실제 장기를 대체하거나 보조하려면 간세포를 만드는 것만으로는 충분하지 않으며 간세포와 혈관이 적절한 위치에서 상호작용하도록 조직화하는 것이 중요하다"며 "이번 연구는 혈관을 포함한 인공 간의 제작기술과 그 형성을 조절하는 분자적 원리를 함께 제시했다는 데 의미가 있다"고 말했다.
 이어 "공간전사체로 발견한 신호를 다시 조직공학적 설계에 적용해 인공 간 기능을 높였다는 점에서 향후 간뿐 아니라 신장·심장·췌장 등 복합적인 혈관 구조가 필요한 인공조직 개발에도 활용될 수 있을 것"이라며 "장기적으로는 환자 유래 iPSC를 이용한 맞춤형 이식용 간조직 개발로 확장해 나갈 계획"이라고 말했다. 연구 결과는 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’에 지난 6일 온라인 게재됐다. 
 &lt;참고 자료&gt; doi.org/10.1126/sciadv.aea3814
 [문세영 기자 moon09@donga.com]
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