세계 최초 미니 ‘인간 신장’ 제작 성공

세계 최초 미니 ‘인간 신장’ 제작 성공

 

영국 연구팀이 배아 줄기 세포로 완전한 구조와 기능을 갖춘 미니 ‘인간 신장’을 만들어내는데, 세계 최초로 성공했다. 영국 맨체스터 대학 생물학. 의학. 보건 대학의 세포 기질학 재생 의학과 수전 킴버 교수팀은 인간 배아 줄기 세포를 시험관에서 배양해 신장을 구성하는 실타래 모양의 모세 혈관 다발인 사구체(絲球體. glomerulus)로 분화시키고, 이를 쥐의 피부 밑에 심어 완전한 미니 ‘인간 신장’ 조직으로 키워내는 데 성공했다.

 

미니 ‘인간 신장’은 혈액을 걸러내고, 노폐물을 소변으로 배출하는 기능을 온전히 수행하는 것으로 확인됐다. 이로써 새로운 신장 질환 치료법 개발을 위한 이정표가 세워졌다. 그의 연구팀은 인간 배아 줄기 세포를 신장 발달을 촉진하는 물질이 담긴 배양기에서 사구체 덩어리로 키워내고, 이를 자연 결합 조직 기능을 하는 젤 같은 물질과 혼합시킨 다음 쥐의 피부 밑에 심었다.

 

그로부터 3개월 후, 이 사구체 덩어리에는 신장의 구조와 기능을 이루는 기본 단위인 신장 단위(nephron)들이 형성됐다. 여기에는 근위 세뇨관(proximal tubule), 원위 세뇨관(distal tubule), 보먼 주머니(Bowman's capsule), 헨리 고리(Loop of Henle) 등 신장 단위의 구성요소들이 거의 다 들어있었다.

 

쥐의 피부 밑에 심어진 사구체 덩어리의 주변에서는 미세 혈관들이 생성되면서 새로 형성된 이 신장 조직에 영양소를 공급했다. 그러나, 신장이 제대로 기능을 수행하는 데 필요한 큰 혈관인 동맥은 보이지 않았다. 연구팀은 신장 단위가 혈액을 걸러낼 때 생성되는 소변과 유사한 물질인 사구체 여과액을 염색시키는 형광 단백질 덱스트란을 이용, 이 미니 ‘인간 신장’ 조직의 기능을 시험했다.

 

그 결과 사구체 여과액이 생성되고 소변으로 배설된다는 사실을 확인할 수 있었다. 이 미니 신장에는 사구체 수 백 개가 형성됐다. 그러나, 실제 사람의 신장에는 약 100만 개의 사구체가 있다. 따라서, 이 미니 신장은 일단은 원리 증명(proof of principle)의 산물이다.

 

다음 단계의 연구는 이 미니 신장을 쥐의 피부 밑이 아닌 동맥 근처에 심어 동맥과의 연결을 시도하는 것이다. 그 다음 단계는 소변이 체외로 배출될 수 있도록 이를 배설 기관과 연결시킬 필요가 있다. 이 연구 결과는 국제 줄기 세포 연구학회(International Society for Stem Cell Research) 학술지 '줄기 세포 리포트'(Stem Cell Reports) 2018년 02월호에 발표됐다.