과학자들은 독성 약물 반응을 예측하는 소형 인간 간을 배양합니다.

자가 CD8 T 세포(녹색)와 공동 배양된 인간 간 오가노이드의 예. 신시내티 어린이병원 전문가들이 발표한 새로운 연구에 따르면, 이 조직은 약물 개발 과정에서 간 독성을 예측하는 데 사용될 수 있습니다. 출처: 신시내티 어린이병원

신시내티 어린이 병원 의료 센터의 연구원들은 로슈와 협력하여 특정 개인에게 해로운 면역 반응을 유발할 수 있는 약물을 예측하도록 설계된 차세대 인간 간 오르가노이드 마이크로어레이 플랫폼을 개발했습니다.

2025년 9월 26일 Advanced Science 에 온라인으로 게재된 이 연구 결과는 줄기세포와 환자 자신의 면역세포를 이용하여 개발된 완전한 인체의 소형 간 시스템을 설명합니다. 이 첨단 모델은 일반적으로 안전하다고 여겨지는 약물로 인해 일부 사람들이 심각한 면역 관련 간 손상을 겪는 이유를 연구하는 새로운 방법을 제시합니다. 공동 제1저자인 신시내티 어린이병원 줄기세포 및 오가노이드 의학 센터(CuSTOM)의 파두아 엘 압델라위 소시 박사와 교신저자인 마그달레나 카센드라 박사가 이 연구를 주도했습니다.

"저희의 목표는 환자의 간과 면역 체계가 어떻게 상호작용하는지 파악하는 인체 시스템을 만드는 것이었습니다."라고 엘 압델라위 소시는 말합니다. "환자별 유전학과 면역 반응을 통합함으로써 특정 약물이 소수의 환자에게만 간 손상을 유발하는 이유를 마침내 설명할 수 있게 되었습니다."

면역 관련 간 손상을 재현하는 모델

전통적인 안전성 시험을 통과한 특정 약물도 여전히 특이체질 약물 유발성 간 손상(iDILI)을 유발할 수 있습니다. iDILI는 드물지만 심각한 면역 반응으로, 심각한 질병을 유발하거나 약물 사용을 중단하게 만들 수 있습니다. 표준 실험실 및 동물 모델은 사람마다 다른 이러한 복잡한 면역 반응을 재현하는 데 오랫동안 어려움을 겪어 왔습니다.

새로운 플랫폼은 유도만능줄기세포(iPSC)로 만든 간 오가노이드와 감염되거나 손상된 조직을 표적으로 삼는 면역 세포인 각 기증자의 CD8⁺ T 세포를 결합함으로써 이러한 간극을 메웁니다. 그 결과, 실제 환자에게서 발견되는 유전적 다양성과 면역적 다양성을 모두 반영하는 완전한 인간 면역 체계가 탄생합니다.

개념 증명을 위해 연구진은 HLA-B*57:01 위험 유전자를 보유한 사람에게만 나타나는 항생제 플루클록사실린에 의한 간 손상을 재현했습니다. 이 모델은 T 세포 활성화, 사이토카인 분비, 간세포 손상 등 면역 관련 간 손상의 생물학적 징후를 정확하게 재현하여, 감염에 취약한 사람에게서 나타나는 현상과 매우 유사했습니다.

CuSTOM의 연구개발 책임자인 카센드라는 "우리의 목표는 확장 가능하고 재현 가능하며 환자에게 의미 있는 방식으로 인체 생물학을 실험실에 도입하는 것이었습니다."라고 말합니다. "이 모델은 기초 줄기세포 과학과 응용 독성학을 연결함으로써 오가노이드 연구가 약물 개발 및 시험 방식을 혁신하는 데 한 걸음 더 다가가도록 합니다."

오르가노이드 혁신의 기반을 구축하다

이 새로운 플랫폼은 iPSC로부터 인간 간 오가노이드를 안정적으로 생성하는 방법을 개발한 공동 저자인 타카노리 타케베(Takanori Takebe, MD, PhD)의 기존 연구를 확장한 것입니다. 신시내티 어린이병원의 CuSTOM Accelerator 팀은 이러한 기술을 매트릭스 없는 마이크로어레이 시스템으로 개선하고 환자 맞춤형 면역 세포와 결합함으로써, 과학적 혁신을 확장 가능한 정밀 독성학 도구로 구현했습니다.

로슈와의 협업은 병원의 과학적 전문성과 로슈의 전환 독성학 경험을 결합하여 이 프로젝트의 성공에 중요한 역할을 했습니다.

로슈의 개인 맞춤형 의료 안전 부문 수석 과학 책임자인 에이드리언 로스 박사는 "이 파트너십은 학계 혁신과 업계 경험을 결합하는 것의 힘을 보여줍니다."라고 말했습니다. "우리는 환자 안전을 개선하고 신약 개발을 가속화할 수 있는 예측 인체 모델을 함께 구축하고 있습니다."

성장하는 오르가노이드 의학 생태계

신시내티 어린이 병원은 2010년 과학자들이 최초의 기능성 인간 장내 오르가노이드를 개발한 이래로 오르가노이드 의학 분야에서 세계적인 선두주자로 자리매김했습니다.

카센드라의 리더십 하에 CuSTOM Accelerator는 생물제약 및 기술 회사와 협력하여 이러한 과학적 발전을 약물 안전, 정밀 의학, 재생 치료를 위한 실제 솔루션으로 전환합니다.

다음은 무엇입니까?

CuSTOM Accelerator 팀은 오가노이드 검사를 자동화하고 유전적으로 다양한 대규모 기증자 집단을 대상으로 고처리량 스크리닝을 실현하기 위한 노력을 계속하고 있습니다. 이 다음 단계를 통해 연구자들은 인간 유전자 변이의 전 범위를 파악할 수 있게 될 것입니다. 이는 더욱 효과적이고 포괄적이며 개인 맞춤형 치료법 개발을 향한 필수적인 단계입니다.

CuSTOM과 Molecular Devices 및 Danaher의 지속적인 협업에 대해 자세히 알아보세요: 약물 독성 스크리닝을 위한 간 기관체 개발을 위한 협업 - Research Horizons

카센드라는 "이 연구는 인간 오르가노이드 과학을 건강을 개선하는 실용적인 도구로 전환한다는 CuSTOM의 비전을 반영합니다."라고 말하며, "이것은 단지 시작일 뿐입니다. 생물학, 공학, 임상적 통찰력을 연결함으로써 실제 환자가 병원에 ​​도착하기 전에 새로운 치료에 어떻게 반응할지 예측하는 데 한 걸음 더 다가가고 있습니다."라고 덧붙였습니다.

연구에 관하여

신시내티 어린이병원과 신시내티 대학교의 공동 저자로는 공동 제1저자인 마이클 브루실로브스키 박사(현 사노피), 에마 벅 석사(현 이마니스 라이프 사이언스), W. 클라크 베이컨 석사, 시나 다드가 박사, 리카르도 바릴 박사, 마이클 헬름래스 의학박사가 있습니다. 또한, 제넨텍(Genentech, Inc.)과 몰레큘러 디바이시스(Molecular Devices LLC)의 전문가들도 공동 연구자로 참여했습니다.

이 연구에 자금을 지원한 기관으로는 Roche, Danaher, Farmer Family Foundation이 있습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/10/251015032259.htm