최초로 양수에서 생성된 태아 세포 오가노이드에 대한 새로운 연구 보고
#기사: In a first, fetal cell organoids generated from amniotic fluid, new study reports
태아가 성장함에 따라 태아의 몸은 양수, 즉 산모가 생산한 영양분, 호르몬, 항체가 들어 있는 따뜻하고 염분이 있는 물로 채워집니다. 그리고 그 체액 속에서 태아는 끊임없이 세포를 벗겨내거나 배출하는데, 이 세포에는 유전 물질이 담겨있습니다. 의사는 양수에서 이것을 추출하여 질병 징후 검사*를 할 수 있습니다.
*임신 기간 중 태아의 문제나 염색체 이상을 알아보기 위해 산모의 양수를 채취하는 검사를 양수 검사라고 한다. 양수에는 태아의 조직과 DNA가 포함되어 있어 양수를 채취하여 유전적 이상 여부를 확인하는 검사를 진행할 수 있다. (출처: 서울대학교병원 의학정보, 서울대학교병원)
영국 UCL 연구자들은 이 세포 중 일부가 아직 살아 있다는 점과 그것이 3차원 오가노이드(소형 폐, 신장, 소장)로 성장할 수 있다는 사실을 발견했습니다.* 이는 선천성 태아 질환을 연구하고 진단할 수 있는 새로운 도구를 제공합니다. "양수에 생육할 수 있는 상피 세포가 있다는 것은 엄청난 충격입니다. 전혀 예상치 못한 일입니다!" Cambridge University Gurdon Institute의 수석이자 줄기세포 연구자인 Emma Rawlins는 이렇게 말했습니다.
인간줄기세포로부터 얻어진 오가노이드는 성인병뿐만 아니라 태아 발달과 관련된 질병 연구에도 이용되어 왔는데, 임신이 중단된 경우에 태아 조직을 사용해야 하기 때문에 태아에 대한 연구는 특정 조직에 대한 연구로 제한되어 왔습니다. 기존 연구에서는 양수에 떠 있는 세포 약 98%가 죽어있어 여기에서 살아있는 양수 세포를 분리하는 것을 어려워 했습니다.
이번 연구에서는 단일 세포 서열 분석 기술을 사용하여 체액을 조사했습니다. 이는 전구세포 기원을 확인하고 식별하는데 도움이 되었습니다. 연구진은 임신 16주부터 34주까지의 12건의 임신에서 양수천자나 산전 진단에 사용되는 기타 절차 중에 수집된 인간 양수로부터 장기 내부를 구성하는 상피 세포를 분리했습니다. 연구진은 이때 분리할 수 있었던 세포는 조직 정체성이 프로그래밍된 전구세포라고 말했습니다. 그들은 폐, 소장, 신장에서 세 가지 다른 세포 유형의 상피 전구세포를 식별할 수 있었습니다. 그 후 이를 배양하여 오가노이드로 성장시키는 데 성공했습니다.
연구진은 정상적 폐 오가노이드와 선천성 횡경막 탈장(CDH) 양수에서 추출한 오가노이드를 비교했고, 태아 시술 후 CDH 오가노이드가 유전자 발현을 기반으로 정상 세포와 유사해 보이는 것을 관찰했습니다. 연구진은 그들의 플랫폼이 기본적으로 질병을 모니터링하는데 활용될 수 있음을 보여주었다고 발표했습니다. 그러나 아직은 더 많은 연구가 필요합니다.
이 연구가 태아 조직 연구의 대안이 될 수 있겠는지에 대해 뇌와 간 같은 다른 조직에 초점을 맞춰 오가노이드를 연구하는 네덜란드 Hubrecht 연구소의 줄기세포 생물학자인 Delilah Hendriks와 Goldstein은 양수에서 세 가지(폐, 신장, 소장) 세포 유형만 확인했기 때문에 연구 중인 다른 조직에 즉시 적용할 수는 없다고 설명합니다.
조직 특이적 태아 줄기세포의 분리와 최초 오가노이드의 유도는 임신 종료시 획득한 샘플로 제한되어 태아 발달 및 선천성 질환에 대한 산전 조사를 방해한다. 따라서 환자별 새로운 체외 모델이 필요하다. 이 목적을 위해서는 임신 중에 태아 줄기세포를 분리하고 확장하는 것이 유리할 것이다. 양수는 여러 발달 기관의 세포 공급원이다. 우리는 단일 세포 분석을 이용하여 인간 양수에 존재하는 세포 정체성을 특성화하였다. 우리는 위장, 신장, 폐에서 유래하는 생육할 수 있는 상피 줄기/전구 세포를 식별하고 분리하였다 … 우리는 선천성 횡격막 탈장 태아의 양수 및 기관액 세포에서 폐 오가노이드를 유도하여 질병의 일부 특징을 가려냈다. 양수 오가노이드는 태아 개입과 호환되는 타임라인에서 파생되므로 임상적으로 관련된 발달 단계에서 태아에게 맞춤화된 치료 도구 및 재생 의학 전략을 잠재적으로 연구할 수 있다.