당일 폰테크 김민석 국무총리, 정청래 더불어민주당 대표와 김병기 원내대표, 강훈식 대통령비서실장(왼쪽부터)이 14일 서울 종로구 삼청동 국무총리 공관에서 열린 당·정·대 고위급 만찬 회동에서 기념촬영을 마친 후 손을 잡고 있다.
오가노이드(Organoid)는 ‘장기(organ)’와 ‘유사(oid)’를 합친 말이다. 우리 몸의 실제 장기와 비슷한 3차원 구조물을 의미한다. 오가노이드는 시험관에서 배양해 만든다.
오가노이드라는 개념은 20세기 초, 쥐의 배아 세포를 분리하고 재조합해 장기 일부를 형성하는 실험에서 시작됐다. 하지만 오가노이드가 본격적으로 주목받기 시작한 것은 줄기세포 연구가 활성화된 2000년대 초로, 이때 성체 줄기세포와 배아 줄기세포를 이용해 장기의 기본적인 조직을 만들려는 시도가 진행됐다.
하지만 이 시점까지도 복잡한 장기 구조를 재현하기는 어려웠다. 상황이 달라진 것은 2008년이다. 한스 클레버스 네덜란드 위트레흐트대 교수팀이 성체줄기세포로 실제 장기와 유사한 3차원 구조물인 ‘장 오가노이드’를 만드는 데 성공했다.
성체 줄기세포가 특정 성장인자와 함께 배양될 때 스스로 증식하고 분화해 실제 장기의 형태를 갖출 수 있음이 증명된 것이다. 이 발견으로 오가노이드 연구는 폭발적으로 도약했다.
성체 줄기세포 외에 역분화 줄기세포(iPSC)와 배아줄기세포(ESC)가 오가노이드에 도입되면서 연구 범위는 크게 확장됐다. 오스트리아 분자생명공학연구소의 매들린 랭커스터 박사팀은 2013년 인간의 역분화 줄기세포로 ‘대뇌 오가노이드’를 만들어냈고, 이는 뇌 질환 연구에 새로운 길을 열었다. 이 시기에는 뇌, 신장, 간, 폐 등 다양한 장기 오가노이드가 성공적으로 만들어졌다.
초기 오가노이드는 실제 장기보다 기능이 단순했지만, 기술이 발전하면서 혈관이나 신경 조직을 포함하는 복합 오가노이드를 만들려는 시도가 활발해졌다. 오가노이드를 여러 개 연결하는 ‘오르간 온 어 칩(organ-on-a-chip)’ 기술도 개발돼 신약 개발, 질병 모델링, 맞춤형 치료 등 다양한 분야에 활용되고 있다. 세르지우 파스카 미국 스탠퍼드대 연구팀은 오가노이드를 여러 개 합친 ‘어셈블로이드’를 활용해 뇌와 유사한 신경망을 구현했다.
최근 미국은 ‘FDA 현대화법 2.0’(FDA Modernization Act 2.0)을 통해 신약 승인 과정에서 동물실험 의무를 폐지했다. 그리고 오가노이드, 오르간 온 어 칩, 인공지능(AI) 기반 독성 예측 모델 등 동물 대체 시험법 시행을 공식적으로 발표했다.
이런 조치는 동물복지 수준뿐만 아니라 신약 개발의 효율성 및 정확도를 높이기 위한 것이다. 한국 식품의약품안전처도 FDA 정책 변화에 발맞춰 동물실험을 줄이기 위한 제도를 추진하고 있다. 이런 움직임은 실험용 쥐 같은 경우 임상에서 효능의 불일치가 나타나며, 시간과 비용 측면에서 효율성이 떨어지기 때문으로 판단된다.
특히 환자 유래 오가노이드를 이용하면 특정 질병이나 개인에게 맞는 약물 효능을 미리 시험할 수 있어 맞춤 의학의 중요한 도구로 쓸 수 있다. 미래 오가노이드 연구 범위는 광범위하다. 장기 이식, 노화 연구, 더 나아가 오가노이드 간 상호작용을 탐구하는 ‘멀티-오르간-시스템(multi-organ-systems)’ 연구가 진행되고 있다.
오가노이드가 고도화하면 동물모델의 한계점으로 설명이 힘들었던 한의학적 치료의 과학적 근거를 확립하거나 다양한 질환 치료를 위한 새로운 패러다임을 만들 수 있을 것으로 기대된다.

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