한국생명공학연구원 이미옥 박사팀은 질병관리청 김정현 박사팀과 공동으로 실제 인간의 폐 면역 반응을 모사한 '폐포 어셈블로이드'(iAlvAssemb)를 개발했다고 밝혔다.

 우리 몸의 폐는 외부 공기와 직접 접촉하는 기관으로, 바이러스, 세균, 미세먼지 등 유해 물질에 가장 먼저 노출된다.

 폐포(허파꽈리)의 상피세포와 대식세포(외부 병원체를 잡아먹는 면역세포)가 1차 방어선으로써 서로 협력하며 초기 면역반응을 담당한다.

 세포 간 상호작용과 면역 기능을 밝히기 위해 주로 생쥐 등 동물 모델에 대한 연구가 시도되고 있으나, 인간과 동물 간 생리적 차이로 인해 실제 인간 폐의 면역 반응을 확인하기 어려웠다.

 또 기존 폐 오가노이드(인간 유래 줄기세포를 기반으로 제작되는 인공 장기) 모델에는 면역 세포가 포함돼 있지 않아 실제 폐의 복잡한 면역환경을 재현하는 데 한계가 있었다.

 연구팀은 인간 줄기세포로부터 유도된 폐포 상피세포와 대식세포의 유사 세포를 함께 배양해 실제 인간 폐의 구조와 면역 반응을 재현할 수 있는 인공 폐포 조직인 폐포 어셈블로이드를 만들었다.

 두 세포군의 공동 배양을 위한 최적의 배양 조건을 설계, 세포 간 상호작용을 안정적으로 유지하는 데 성공했다.

 생체 내 반응을 연구실에 재현한 최초의 플랫폼으로, 손상 상피세포 제거·결핵균 감염 면역반응 등 실제 폐포 대식세포가 수행하는 기능을 생체 외 환경에서 정교하게 재현할 수 있다.

 연구팀은 개발한 폐포 어셈블로이드를 실제 중증 코로나바이러스 감염증과 고위험 조류인플루엔자 연구에 활용하고 있으며, 국가전임상지원센터는 산·학·연에서 발굴한 호흡기 바이러스(코로나19 바이러스, 인플루엔자) 치료제 후보물질들의 유효성 평가에 폐포 어셈블로이드를 이용하고 있다.

 이미옥 박사는 "그동안 오가노이드 연구에서 면역세포의 부재가 한계로 지적돼 왔는데, 이번 연구를 통해 폐 손상과 감염성 질환 연구를 위한 새로운 3D 연구플랫폼을 개발했다"며 "빠르고 정확한 폐 면역반응 모사를 통해 폐 재생 신약 개발과 신변종 감염병 대응에 기여할 것"이라고 말했다.

 이번 연구 성과는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈' (Nature Communications) 지난달 9일 자 온라인판에 실렸다.