요약문

코로나19 팬데믹으로 인해 감염성 질환을 효과적으로 연구할 수 있는 생물학적 모델에 대한 과학계의 관심이 크게 증가하였고, 그 대안으로 인간 오가노이드가 제시되었다. 인간 오가노이드는 실제 사람의 조직을 생리학적으로 매우 흡사하게 구현한 in vitro 모델로써, 기존의 전통적인 2차원 세포 배양(two-dimensional cell culture)이나 동물 모델의 한계점을 극복하고 다양한 계통 형성을 통해 조직 특이적 기능과 특성을 형성하여 감염성 질환을 연구하는데 필수적인 도구로 자리 잡았다. 본 리포트에서는 인간 줄기 세포를 이용해 만든 오가노이드의 특성을 요약하고, 여러 가지 감염성 질환의 연구 모델로써 인간 오가노이드가 어떻게 쓰이고 있는지 정리하였으며, 마지막으로 줄기 세포를 이용한 오가노이드 모델이 현재 가지는 한계와 이를 극복하기 위한 연구 방향을 제시하였다

1. 서론

지난 2019년에 시작된 코로나바이러스감염증-19(COVID-19)으로 인해 인류는 감염성 질환의 위험성을 다시 한번 깨닫게 되었다. 하지만 사실 COVID-19 이외에도, 다른 전염성 질병들인 하기도감염(lower respiratory tract infection), 설사(diarrheal disease), 말라리아(malaria), 결핵(tuberculosis), 후천성 면역결핍증(HIV/AIDS)은 세계 10대 사망원인에 해당한다. 이러한 감염성 질환들은 개인의 건강에 큰 위협이 될 뿐만 아니라, 커다란 경제적 비용/손실을 일으키고, 사회 및 문화 전반에 걸쳐 부정적인 영향을 미치게 된다. 감염성 질환을 일으키는 원인은 바이러스에만 국한되지 않고 박테리아, 곰팡이, 기생충, 혹은 프리온 단백질까지 다양한데, 이러한 병원균 특이적인 맞춤형 백신이나 치료법을 개발하기 위해서는, 각 질병들의 병리생리학적 특성을 충실히 구현하여, 병원균 메커니즘과 증상 등을 효과적으로 연구할 수 있는 생물학적 모델의 개발이 필수적이게 된다. 이러한 노력의 일환으로 최근에는 이전부터 사용해 왔던 동물 모델이나 primary cell과는 다르게, 계통 분화와 자가조직화 능력(self-organizing capacity)을 가진 인간 줄기 세포를 이용한 3D 오가노이드 모델이 개발되었다. 인간과 생리적으로 유사하면서도 실험적으로 다루기 용이한 오가노이드 모델의 개발은, 좀 더 정확하고 세부적인 감염 메커니즘의 연구를 가능하게 하여, 감염성 질환의 치료법 개발과 예방에 큰 기여를 하였다. 본 리포트에서는 인간 줄기 세포를 이용한 최근 오가노이드 연구에 관해 간단히 소개하고, 감염성 질환 종류에 따른 다양한 오가노이드의 개발 동향을 정리하였다.

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