3D 오가노이드 분화 기술 고도화 및 감염병 연구모델 구축

초록

ㅁ 연구목표 ㅇ 전분화능 줄기세포 3D 오가노이드 분화기술 고도화 국립보건연구원 내부 감염병 및 만성질환 연구 기반 구축 ㅁ 연구내용 및 결과 - 간 오가노이드와 대식세포 공동 배양하여 HCV 감염 및 대사성 지방간염(MASH)을 연구할 수 있는 실험 모델을 개발 하였음. - 대식세포를 간 오가노이드와 공동 배양함으로써 대식세포가 간 특이적으로 존재하는 Kupffer 세포와 유사한 특성을 가지게 됨을 확인했고, 간 성상세포는 인체 간 조직과 유사하게 비활성화된 상태로 존재함을 바이오인포매틱스 툴을 이용하여 분석 하였음. - 우리 공배양 모델은 정상 간 생리뿐만 아니라 병리 상태 연구에 적용 가능. 감염 및 대사 질환의 진행을 잘 모방하여 약물의 작용 기전 평가 및 임상결과 예측에 활용 가능함을 보여주고 논문을 게재 하였음 - Advanced 인간 폐 오가노이드를 활용할 경우 다양한 인간 호흡기 바이러스 질환에 대한 patho-physiological 연구에 활용도가 높은 것을 코로나 바이러스와 인플루엔자 바이러스 동시 감염 모델을 확립하고 확인 하였음, - 전분화능 줄기세포유래 인간 폐 오가노이드는 인체 유사도가 매우 높은 것을 확인 하여, 향후 폐질환 연구에 활용성이 높을것으로 기대함 ㅁ 기대효과 및 활용방안 ㅇ Advanced 오가노이드는 감염병 모델뿐 아니라 다양한 질병모델의 개발로 활용 가능하며, 오가노이드 제작법을 고도화함으로써 인체 질병을 더욱 정확히 재현 할 수 있음 ㅇ 감염병 모델링을 통해 조직세포 및 면역세포, 병원성 바이러스의 상호작용을 연구할 수 있는 새로운 연구 플랫폼을 구축하였으며 향후 감염질환 연구에 응용 및 활용 가능 ㅇ 오가노이드의 인체 유사도 평가 및 오가노이드 특성분석을 통해 향후 오가노이드 품질평가 표준화를 위한 기준을 제시가능

A co-culture model of liver organoids and macrophages was developed to study HCV infection and metabolic-associated steatohepatitis (MASH). By co-culturing macrophages with liver organoids, it was confirmed that the macrophages acquired characteristics similar to Kupffer cells, which are liver-specific macrophages. Additionally, bioinformatics tools were used to analyze that hepatic stellate cells remained in an inactive state, closely resembling those in human liver tissue. Our co-culture model is applicable not only for studying normal liver physiology but also for investigating pathological conditions. It effectively mimics the progression of infections and metabolic diseases, demonstrating its utility in evaluating drug mechanisms and predicting clinical outcomes. These findings were published in a scientific journal. By utilizing advanced human lung organoids, a dual infection model for coronavirus and influenza virus was established and validated, demonstrating the high utility of this platform for studying various human respiratory viral diseases. It was confirmed that human lung organoids derived from pluripotent stem cells exhibit a high degree of human similarity, indicating their significant potential for future lung disease research. Through this research the expected outcomes are followings, first, Advanced organoids are not only useful for infectious disease modeling but also hold great promise for the development of diverse disease models. By enhancing organoid fabrication techniques, human diseases can be more accurately replicated. Second, Through infection modeling, a novel research platform was established to study the interactions among tissue cells, immune cells, and pathogenic viruses. This platform is expected to have extensive applications in infectious disease research. Finally, By evaluating the human resemblance of organoids and analyzing their characteristics, criteria for the standardization of organoid quality assessment can be proposed for future research.