과학자들은 실제로 작동하는 작은 인간 "혈액 공장"을 키웠습니다.

인간 혈액 세포가 집락화된 3D 골수 조직의 주사전자현미경 이미지(빨간색). 출처: 바젤 대학교 생의학과 안드레스 가르시아 가르시아

우리 몸의 "혈액 공장"은 뼈 세포, 신경, 혈관, 그리고 여러 다른 세포 유형을 포함하는 고도로 특수화된 조직으로 이루어져 있습니다. 연구진은 이제 실험실에서 인간 세포만을 사용하여 이 복잡한 네트워크를 재현하여 해당 분야 최초로 성공했습니다. 이 새로운 시스템은 다양한 유형의 연구에 필요한 동물 실험 횟수를 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.

골수는 보통 조용히 활동하며 거의 눈에 띄지 않습니다. 혈액암처럼 골수의 기능이 저하될 때만 주목의 초점이 됩니다. 그러한 순간에는 혈액이 정상적으로 어떻게 생성되는지, 그리고 무엇이 그 과정을 방해하는지 아는 것이 필수적입니다.

인간 세포 모델, 새로운 연구 도구 제공

수십 년 동안 대부분의 골수 연구는 동물 실험이나 인간 환경을 완벽하게 모방할 수 없는 단순화된 세포 시스템에 의존해 왔습니다. 바젤 대학교 생의학과와 바젤 대학병원의 과학자들은 이제 완전히 인간 세포로 만들어진 현실적인 골수 모델을 개발했습니다. 이반 마틴 교수와 안드레스 가르시아 가르시아 박사가 이끄는 연구팀은 Cell Stem Cell 에 이 플랫폼이 혈액암 연구, 약물 검사, 그리고 향후 개인 맞춤형 치료를 지원할 수 있을 것이라고 보고했습니다.

골수 틈새 이해

골수에는 "니치(niche)"라고 불리는 여러 특수한 미세환경이 있습니다. 새로운 혈액 세포를 생성하는 데 중요한 역할을 하는 니치 중 하나는 뼈 표면 근처에 위치하며, 혈액암의 치료 저항성과 관련이 있습니다. 골내막 니치라고 불리는 이 니치에는 혈관, 면역 세포, 신경, 그리고 뼈 세포가 있습니다. 지금까지 어떤 인간 모델도 이러한 모든 구성 요소를 단일 시스템에 통합하는 데 성공하지 못했습니다.

연구진은 이제 이러한 복잡성을 재현하는 모델을 개발했습니다. 그들의 연구는 치아와 뼈에서 발견되는 천연 광물인 수산화인회석으로 만들어진 인공 뼈 골격으로 시작되었습니다. 그런 다음 분자생물학 기술을 통해 만능줄기세포로 재프로그램된 인간 세포를 사용했습니다. 이 줄기세포는 주변 환경에 존재하는 신호에 따라 다양한 세포 유형으로 발달할 수 있습니다.

기능적 3D 골수 시스템 구축

연구팀은 이 줄기세포를 인공 뼈 지지체에 도입하고, 조절된 발달 단계를 거쳐 다양한 유형의 골수 세포를 생성했습니다. 분석 결과, 생성된 3차원 구조는 인간의 골내막 조직과 매우 유사한 것으로 나타났습니다. 또한 직경 8mm, 두께 4mm로 기존 모델보다 더 컸습니다. 이 모델을 사용하여 연구진은 실험실에서 몇 주 동안 인간 혈액 세포 생성을 유지할 수 있었습니다.

동물 실험 감소 가능성

이반 마틴은 "마우스 연구를 통해 골수의 작용 원리에 대해 많은 것을 배웠습니다."라고 말합니다. "하지만 저희 모델은 인체의 생물학적 측면에 더욱 가까이 다가가게 해 줍니다. 건강한 상태와 질병 상태 모두에서 혈액 생성을 연구하는 많은 동물 실험을 보완하는 역할을 할 수 있습니다." 이러한 목표는 가능한 한 동물 실험을 줄이고, 개선하고, 대체하려는 대학의 광범위한 노력과 일맥상통합니다.

이 시스템은 약물 개발에도 도움이 될 수 있습니다. "하지만 이러한 특정 목적을 위해서는 골수 모델의 크기가 너무 클 수 있습니다."라고 안드레스 가르시아 가르시아는 설명합니다. 여러 약물이나 용량을 동시에 시험하려면 플랫폼을 더 작게 만들어야 합니다.

앞으로 이 접근법은 혈액암에 대한 개인 맞춤형 치료 결정을 내리는 데 도움이 될 수 있습니다. 연구진은 의사가 치료법을 시험하고 각 개인에게 가장 효과적인 치료법을 파악할 수 있도록 환자 맞춤형 골수 모델을 개발하는 것을 목표로 합니다. 이러한 목표 달성을 위해서는 추가적인 개선이 필요하겠지만, 이 연구는 중요한 초기 단계입니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/11/251120092103.htm