농촌진흥청(청장 권재한)은 돼지 소장에서 추출한 성체줄기세포를 증식해 실제 돼지 소장 조직과 유사한 3차원 형태의 오가노이드(미니장기)를 만드는 데 성공하고, 이를 2차원으로 전환하는 방법을 개발했다고 밝혔다.

오가노이드 기술은 동물실험에 대한 윤리 의식과 규제 강화가 확산함에 따라 동물시험법을 대체할 대안으로 떠오르고 있다. 국립축산과학원에서는 가축 생산성 향상을 위한 사료 효율 및 안전성 평가, 질병 연구 등에 오가노이드를 활용할 수 있도록 가축 실험 대체기술을 연구·개발하고 있다.

이번에 개발한 3차원 형태의 돼지 소장 오가노이드는 생체 조직과 매우 유사하고, 소장에서 발현하는 줄기세포 및 상피세포 표지인자가 강하게 나타났다. 또한, 비교적 크기가 작은 탄수화물도 오가노이드 세포를 투과하는 성질이 있음을 확인했다.

▲배양기간에 따른 3차원 세포 집합체 형태의 돼지 소장 오가노이드

연구진은 3차원 형태의 돼지 소장 오가노이드의 생체 조직 구조상 정밀 실험이 어려운 한계를 극복하기 위해 생체 조직과 구조적·기능적으로 유사한 2차원 장 상피세포 모형(모델)을 확립했다.

이번 연구 성과는 올해 초 국내 동물생명공학 분야에서 저명한 학술지 ‘한국동물생명공학회지’ 1호에 게재됐으며, 국내 특허도 출원했다.

2차원 장 상피세포 모형(모델)은 3차원에 비해 소장 점막에 접근하기 쉽고, 실험 간 변이가 적다는 장점 덕분에 영양분 흡수 능력이나 독성 평가 등 다양한 실험에 활용할 수 있다.

〈다당류 세포투과 처리 0시간〉	〈다당류 세포투과 처리 24시간〉

▲형광 현미경으로 바라본 소장 오가노이드에서 다당류의 세포 투과

농촌진흥청 국립축산과학원 류재규 동물바이오공학과장은 “돼지 3차원 소장 오가노이드로부터 확립한 2차원 장 상피세포 모형은 동물실험 대체제로 실제 활용할 수 있다.”라며 “가축의 사료 효율 향상 연구, 유용 미생물 선발, 사료 안전성 평가 및 첨가제 개발 등 가축 생산성 향상 연구에 유용하게 활용되길 바란다.”라고 밝혔다.