실제 인체 신장의 배관망 구조와 기능을 더 정밀하게 모사한 미니 인공 신장이 나왔다.

11일 울산과학기술원(UNIST)은 바이오메디컬공학과 박태은 교수가 포항공대(POSTECH) 기계공학과 김동성 교수팀과 함께 신장의 연결 구조와 세포 기능을 재현한 미니 인공 신장(신장 오가노이드)을 개발했다고 밝혔다.

연구진에 따르면 인체의 신장은 정화 장치인 네프론 약 100만개로 이뤄져 있다.

네프론 속을 흐르는 세관은 집합관으로 연결돼 노폐물이 배출되는데, 지금까지 실험실에서 만든 오가노이드에는 이 집합관으로 연결되는 구조가 빠져 있었다.

또 네프론 안 세포들도 완전히 성숙하지 않아 실제 신장의 기능을 하기 힘들었다.

연구진은 배양 과정에서 저산소 환경을 만드는 방법으로 이러한 문제를 해결하는 데 성공했다.

배아가 실제로 발달하는 환경은 산소가 풍부하지 않다. 연구진이 이 같은 환경을 모사하자 역분화줄기세포가 네프론 세포뿐만 아니라 집합관으로 이어지는 세포까지 함께 만들어냈다.

이 두 계열 세포가 서로 신호를 주고받으며 성장하면서 여러 네프론이 집합관 유사 구조에 연결된 실제 신장과 가까운 네트워크가 형성됐다고 연구진은 설명했다.

단일세포 유전체 분석 결과 세포 구성과 성숙도가 실제 신장과 높은 유사성을 보였다.

미니 인공 신장은 질병에 걸린 장기 상태를 재현하는 '질환 모델링'과 약물 독성 평가에서 유효성도 입증됐다.

박태은 교수는 "질병 치료 후보군을 탐색하고, 독성을 제대로 예측할 수 있는 기반을 마련해 오가노이드의 동물 실험 대체 가능성을 높였다"고 말했다.

이런 연구 결과는 지난달 21일 국제 학술지 '어드밴스드 사이언스'(Advanced Science) 온라인판에 실렸다.