오가노이드 한계 넘었다…인체조직 완벽 재현 '어셈블로이드'

기존 오가노이드의 한계를 넘어 혈관, 신경, 면역세포까지 통합해 실제 인체 조직과 유사한 환경을 구현하는 차세대 모델 '어셈블로이드'가 주목받고 있다.

생명과학 전문 매체 AZOLifeSciences는 11일(현지시간) 국제 학술지 '셀 바이오머티리얼즈(Cell Biomaterials)'에 게재된 리뷰 논문을 인용해 어셈블로이드의 개발 현황과 응용 분야를 조명했다. 어셈블로이드는 여러 오가노이드와 특정 세포 유형을 단일 시스템으로 결합해 기존 모델이 놓쳤던 인체 조직의 핵심 특징을 재현한다.

과학계는 그간 질병 기전 연구와 치료제 개발을 위해 동물 모델이나 2차원 세포 배양 모델을 활용해왔다. 하지만 종간 차이나 생체 내 복잡한 상호작용을 모사하는 데 한계가 있었다. 3차원(3D) 구조체인 오가노이드가 대안으로 떠올랐지만, 혈관, 신경, 면역세포 등이 없어 실제 장기 기능과 질병 관련 변화를 연구하기에는 부족했다.

어셈블로이드는 이러한 한계를 극복하기 위해 여러 오가노이드와 혈관, 신경, 면역세포 등 다양한 특화 세포를 통합한 차세대 모델이다. 이를 통해 여러 장기와 생리적 시스템 간의 상호작용이 중요한 복합 질환 연구를 단일 플랫폼에서 수행할 수 있다. 특히 상피-중간엽 상호작용(EMI)과 같은 복잡한 세포 간 통신을 재현해 생리학적으로 더 정확한 연구를 가능하게 한다.

현재 연구자들은 어셈블로이드를 활용해 다양한 조직 모델을 개발하고 있다. 뇌 어셈블로이드는 신경세포의 이동과 네트워크 형성 과정을 연구하는 데 쓰인다. 심장 어셈블로이드는 심장 내 전기 신호 전달과 부정맥 기전을 파악하는 데 도움을 준다.

또한 혈뇌장벽(BBB) 어셈블로이드는 감염 연구 및 뇌 약물 전달 시험에, 종양 어셈블로이드는 실제와 유사한 종양미세환경(TME)을 구현해 항암제 스크리닝 정확도를 높이는 데 활용된다. 크론병 같은 위장 장애 연구를 위한 장 어셈블로이드도 개발됐다.

연구진은 어셈블로이드가 향후 신약 스크리닝, 안전성 시험, 조직 복구 및 이식을 포함한 재생의료 분야에서 혁신을 가져올 것으로 기대하고 있다. 다만 임상 적용을 위해서는 표준화된 프로토콜 확립, 품질 관리, 비용 효율성 및 확장성 확보 등의 과제가 남아있다고 논문은 지적했다.