농촌진흥청(청장 허태웅)은 한우의 소장(小腸)과 세포 구성 및 기능이 유사한 오가노이드1) (미니장기)를 국내 최초로 개발했다고 밝혔다.
실험동물의 보호·복지에 대한 사회적 관심이 높아지면서 동물실험을 대체할 수 있는 방법이 요구되고 있다2) . 특히 소와 같은 큰 동물(대동물) 실험은 공간, 비용 등의 한계로 연구에 어려움이 있다.
<한우 소장 오가노이드(3차원 세포 집합체)>
이번에 개발된 오가노이드는 동물 실험 대체 활용이 가능하며, 동물의 병원체 감염기전 구명 및 생체 면역반응 연구를 위한 질병 모델링 등 동물생명공학 분야에서 다양하게 이용될 수 있다.
연구진은 한우 소장에서 장(腸) 줄기세포를 포함한 조직을 분리하여 3차원 배양3) 을 통해 안정적으로 증식시켜 오가노이드를 만드는 데 성공했다.
개발된 오가노이드는 소의 소장에서 특이적으로 발현되는 줄기세포 및 상피세포 표지인자4) 가 강하게 발현됐다.
또한 다당류가 오가노이드의 세포를 투과하는 것을 확인했다. 이는 소장의 주요 기능인 영양분 흡수 능력이 있음을 의미한다.
연구 성과는 국제학술지인 ‘애니멀스(Animals)’ 에 게재5) 됐으며, 한우의 소장 오가노이드 생산을 위한 원천 기술에 대한 국내 특허출원6) 도 완료했다.
농촌진흥청 국립축산과학원 류재규 동물바이오공학과장은 “한우소장 오가노이드 생산을 위한 원천 기술 확보로 그동안 접근하기 힘들었던 소와 같은 대동물 실험을 대체할 수 있을 것으로 보인다.”라며, “앞으로 가축 생산성 향상을 위한 사료 효율 및 안전성 평가와 질병 연구 등에도 다양하게 활용될 것으로 기대된다.”고 말했다.
1) 체외 환경에서 세포를 배양하여 만든 장기 유사체. 3차원 세포 덩어리 형태로 제작되어 장기의 일부 기능을 할 수 있게 함.
2) 2013년 유럽연합(EU)이 윤리 문제로 동물실험을 거친 화장품의 제조․판매를 금지하면서 실험동물 보호·복지에 대한 사회적 관심 증가.
3) 줄기세포 배양에 최적화된 구조물(매트리겔 기반)에서 세포가 주변 환경과 상호작용하며 증식할 수 있게 유도하는 방법
4) 단백질이나 유전자를 이용하여 세포를 식별하는 지표
5) Robust Three-Dimensional (3D) Expansion of Bovine Intestinal Organoids: An In Vitro Model as a Potential Alternative to an In Vivo System(Animals)2021년 7월호 게재
6) 소장 유래 줄기세포를 포함하는 소장 오가노이드의 제조 방법 및 이의 용도(특허출원 2021년 5월)
