환자 유래 줄기세포로 자가면역질환 재현…가톨릭대 연구팀, 동물실험 한계 넘는 '3차원 오가노이드' 고안

- 주지현·임예리 교수팀, 환자 iPSC·면역 미세환경 결합 설계 원칙 발표

- 전신경화증·루푸스·류마티스관절염 핵심 면역 환경 모델링

- 인체 미세환경 구현으로 맞춤형 치료 및 전임상 플랫폼 활용 가능성 열어

[비욘드포스트 이봉진 기자] 가톨릭대학교 의과대학 연구팀이 환자 유래 유도만능줄기세포(iPSC)에 질환 특이적 면역 미세환경을 결합해, 난치성 자가면역질환을 인체와 유사한 환경에서 정밀하게 분석할 수 있는 모델 설계 원칙을 제시했다.
가톨릭대 유도만능줄기세포 응용연구소 주지현 교수(서울성모병원 류마티스내과)·임예리 교수, 이창진 연구원 공동 연구팀은 기존 동물실험의 의학적 한계를 극복하기 위해 사람 중심의 3차원 오가노이드(장기 유사체) 설계 전략을 구축했다고 밝혔다.

가톨릭중앙의료원 기초의학사업단이 지원한 이 연구는 국제학술지 《Bioengineering & Translational Medicine》(IF=6.2) 2026년 호에 게재됐다.
자가면역질환은 면역체계가 자가 조직을 공격해 만성 염증과 장기 손상을 일으키는 질환이다. 발병 기전이 복잡해 기존의 2차원 단일 세포 배양이나 동물 모델로는 환자 개개인의 특이적인 면역 반응을 완벽히 재현하기 어렵다는 한계가 존재했다.
연구팀은 환자의 혈액이나 체세포를 역분화시킨 iPSC를 면역세포 및 조직세포로 분화시켰다. 여기에 환자 고유의 혈청과 자가항체, 세포외기질(ECM), 미세혈관 환경 등을 유기적으로 결합하는 방식을 고안했다. 이를 통해 실제 질환에서 나타나는 '질환 특이적 면역 환경'을 3차원 조직 안에 입체적으로 구현해냈다.

특히 주요 질환별로 반드시 재현해야 할 병리학적 핵심 지표도 규명했다. ▲전신경화증은 혈관 손상과 섬유아세포 활성화가 맞물린 '섬유화 환경' ▲전신홍반루푸스는 면역복합체 침착과 '혈관·상피 장벽 손상' ▲류마티스관절염은 활막 섬유아세포 침윤과 '연골·골 파괴 구조'를 모델링의 필수 요소로 구체화했다.
연구팀은 이 3차원 모델의 신뢰성을 높이기 위해 유체 흐름을 제어하는 장기 칩(Organ-on-a-chip) 기술을 연계했다. 또한 다중오믹스와 머신러닝 등을 활용해 제작된 모델과 실제 환자 조직 간의 분자·기능적 일치도를 정량적으로 평가하는 분석 기법도 함께 확립했다.

의학계에서는 이번 연구가 환자의 유전정보와 임상 데이터를 결합한 '환자 디지털 트윈' 구축의 기반을 마련한 것으로 평가하고 있다. 향후 환자별 약물 반응 예측은 물론, 신약 후보물질 스크리닝과 동물대체시험법 개발에 핵심적인 역할을 할 전망이다.

연구팀은 "자가면역질환 치료의 핵심은 환자 개인이 지닌 내재적 요인과 질환 특이적 면역 환경을 동시에 재현하는 것"이라며, "이번 3차원 오가노이드 모델을 통해 동물실험으로는 확인하기 어려웠던 환자별 약물 반응을 정밀하게 평가할 수 있을 것"이라고 설명했다.

bjlee@beyondpost.co.kr