오가노이드는 호흡기 감염에 대한 연구에 혁명을 일으켰습니다.

생명 공학의 돌파구로 EPFL의 연구원들은 인간의 기도를 모델링할 수 있는 오가노이드를 개발했습니다. AirGel이라고 불리는 오가노이드는 Pseudomonas aeruginosa와 같은 항생제 내성 병원균이 호흡기를 감염시키는 메커니즘을 밝힐 수 있도록 합니다.

생물막은 감염 치료에 큰 문제가 되는 박테리아의 내성이 강한 공동체입니다. 실험실 조건에서 생물막 형성을 연구하는 동안 광범위하게 수행되었지만 인간 호흡기의 복잡한 환경에서의 개발을 이해하기는 어려웠습니다.

EPFL의 Alexandre Persat가 이끄는 연구팀은 이제 AirGels라는 오가노이드를 성공적으로 개발하여 문제를 해결했습니다. 오가노이드는 인체의 실제 신체 조직과 기관을 모방하기 위해 줄기 세포에서 성장한 소형의 자가 조직화된 3D 조직입니다. 그것들은 과학자들이 실험실에서 장기의 복잡한 환경을 복제하고 연구할 수 있도록 하는 분야의 패러다임 전환을 나타냅니다.

Tamara Rossy와 그녀의 동료들이 개발한 AirGel은 감염 연구에서 새로운 가능성을 여는 인간 폐 조직의 생체 공학 모델입니다. 점액 분비 및 섬모 박동을 포함하여 기도 점막의 생리적 특성을 정확하게 에뮬레이션하여 감염 연구에 혁명을 일으켰습니다. 이 기술을 통해 과학자들은 보다 현실적이고 포괄적인 방식으로 기도 감염을 연구하여 체외 연구와 임상 관찰 사이의 격차를 해소할 수 있습니다.

“이 연구에 대해 할 말이 많지만 감염 연구를 위한 오가노이드 공학은 엄청난 잠재력을 가지고 있습니다.”라고 Persat는 말합니다. “게임 체인저입니다.”

PLoS Biology에 발표된 연구에서 연구원들은 일반적으로 항생제에 내성이 있는 병원성 박테리아인 Pseudomonas aeruginosa에 의한 생물막 형성 과정에서 점액의 역할을 조사하기 위해 AirGel을 사용했습니다. AirGel을 P. aeruginosa로 감염시키고 고해상도 라이브 현미경으로 연구함으로써 박테리아가 실시간으로 생물막을 형성할 수 있었습니다.

그들의 관찰은 P. aeruginosa가 유형 IV 필리(T4P)로 알려진 수축 필라멘트를 사용하여 숙주의 점액 수축을 적극적으로 유도한다는 것을 밝혔습니다. T4P 필라멘트는 P. aeruginosa 세포가 응집하여 생물막을 형성할 수 있도록 기도의 점액을 수축시키는 데 필요한 힘을 생성합니다. 연구원들은 선택된 P. aeruginosa 돌연변이에 대한 후속 시뮬레이션과 생물물리학적 실험을 통해 그들의 발견을 검증했습니다.

이 연구는 AirGel 오가노이드 모델이 박테리아와 숙주 환경 간의 기계적 상호 작용에 대한 고유한 통찰력을 제공할 수 있음을 보여줍니다. 이 경우 호흡기에서 생물막 형성에 기여하는 이전에 알려지지 않은 메커니즘을 밝혀냅니다.

점막 환경을 충실히 복제하는 오가노이드를 조작할 수 있게 되면 연구원들이 간과한 감염 측면을 발견하고 온도, 습도, 약물 및 화학적 스트레스 요인과 같은 추가적인 생리적 요인이 발달에 미치는 영향을 조사할 수 있게 됩니다. 감염의 진행, 항생제 내성 병원균에 대한 표적 치료제 개발.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/08/230801163220.htm