노화로 인한 근감소증 진행과정 실험실서 재현

노화로 인한 근감소증 진행과정이 실험실에서 재현됐다.

조중현 아주의대 교수팀(약리학)과 이동율 차의과학대 교수팀(박성준 연구원)이 인간 전분화능 줄기세포(hPSCs)를 이용해 3차원 골격근 오가노이드(human skeletal muscle organoidhSkMO)를 제작하고, 이를 통해 노화로 인한 근감소증의 진행 과정을 실험실에서 재현했다. 연구팀은 이 과정에서 실제 인체에서 일어나는 변화와 유사한 반응을 확인했다고 밝혔다.

인간 전분화능줄기세포에서 유래한 3차원 골격근 오가노이드는 배아줄기세포 등 전분화능 세포를 3차원 배양 환경에서 골격근으로 분화시켜 형성한 구조로, 실제 인체의 근육 조직과 유사한 구조와 기능을 갖춘 작은 장기 모사체이다.

그동안 근감소증 연구는 주로 동물실험에 의존해 왔지만, 인간과의 생리적 차이나 동물 희생에 대한 윤리적 문제 등 여러 한계가 있었다. 이 연구는 사람의 줄기세포로 만든 오가노이드를 이용해, 보다 실제에 가까운 환경에서 근감소증을 연구할 수 있게 된 사례로 주목받고 있다.

연구팀은 장기간 배양을 통해 성숙한 오가노이드에서 성숙한 근육 섬유와 근육을 감싸고 있는 막 바로 안쪽에 근육 줄기세포가 존재하는 등 실제 사람의 근육에서 볼 수 있는 구조가 재현된 것을 확인했으며, 단일핵 전사체 분석과 면역조직학으로 근육 줄기세포근세포근섬유뿐 아니라 뼈연부조직 세포와 운동신경슈반세포성상교세포 등 다양한 신경세포가 공존한다는 것을 밝혀냈다.

이를 통해 실제 사람의 근육 구조와 기능을 정밀하게 재현한 오가노이드 기반 모델을 통해 노화로 인한 근감소증의 병태생리와 치료 가능성을 동시에 입증했다. 특히 남성호르몬 투여로 근섬유 회복 효과까지 확인하면서, 향후 근육질환 연구와 신약 개발의 판도를 바꿀 전임상 플랫폼으로 기대되고 있다.

이번 연구는 근감소증 및 근육 생물학 분야 국제학술지인 Journal of Cachexia, Sarcopenia and Muscle(악액질과 근감소증, 근육 저널) 8월호에 발표됐다. 논문제목은 Human Pluripotent Stem Cell-derived Skeletal Muscle Organoid Model of Aging-Induced Sarcopenia(인간 전분화능줄기세포 유래 골격근 오가노이드 기반 노화에 따른 근감소증 연구).

이 논문은 골격근 오가노이드 기반 비임상 연구 모델을 세계 최초로 정립한 사례로 평가받고 있다.

조중현 교수는 이번 연구로 개발된 인간 골격근 오가노이드는 인간 근감소증 모델로서 충분한 잠재력을 가지고 있다라면서 향후 노화 및 근육 질환 연구는 물론 관련 신약 개발에 중요한 플랫폼으로 활용될 것으로 기대한다고 말했다.

이번 연구는 조중현 교수와 이동율 교수가 공동교신저자로, 박성준 연구원이 제1저자로 참여했다.