차 의과학대학교 생화학교실 강윤정 교수 연구팀(제1저자 : 황선영, 이단비, 이가은)은 사람과 생쥐로부터 유래한 자궁내막 오가노이드를 아셔만증후군이 있는 생쥐의 자궁내막에 이식한 결과 오가노이드 미토콘드리아가 자궁내막 재생과 생식력 회복에 도움을 준다는 사실을 확인했다.
아셔만증후군은 임신 중절 수술, 골반염, 자궁내 피임 장치 등으로 인해 자궁내막이 섬유화되어 불임, 습관성 유산, 무월경 등을 유발하는 질환이다.
연구팀은 사람과 생쥐의 자궁내막에서 분리한 세포를 이용하여 조직 유사성이 높고 줄기세포 특징을 가지는 자궁내막 오가노이드를 제작했다. 아셔만증후군이 있는 생쥐 모델이 사람 신체 조직과 유사한 조직 병리학적 특성을 보인다는 것을 검증한 후 사람 또는 생쥐 유래 자궁내막 오가노이드를 만들어 이식했다.
아셔만증후군이 있는 생쥐의 자궁내막에 자궁내막 오가노이드를 이식한 결과 섬유화 관련 단백질(Collagen)은 비이식군과 비교해 49~52% 줄어들었고, 혈관 신생 형성(VEGF) 및 세포 증식률(Ki67)은 각각 1.64배, 1.68배가 늘었다. 배아 착상 관련 자궁내막 수용성 유전자 발현(Integrin beta 3: 34.15배, Osteopontin: 53.02배)의 증가도 확인했다. 특히, 배아 착상율은 4.47배가 증가했다. 이는 아셔만증후군이 없는 정상 생쥐의 자궁내막에서 보이는 것과 비슷한 수준이다.
자궁내막 오가노이드의 치료 효과 메커니즘을 규명하기 위해 미토콘드리아 기능에 초점을 맞춰 연구한 결과 자궁내막 오가노이드 유래 미토콘드리아에 의해 섬유화 완화 및 자궁내막 재생이 유도됨을 알 수 있었다. 특히, 오가노이드 유래 미토콘드리아의 이동을 통한 치료 효능을 검증하기 위해 자궁내막 섬유화 환경을 구현해 시각적으로 확인했다.
강윤정 교수는 “자궁내막 오가노이드 이식으로 발생하는 미토콘드리아의 움직임과 생합성, 재생 유도 메커니즘을 분자 생화학적 분석을 통해 확인했다”며 “이번 연구는 아셔만증후군에 대한 자궁내막 재생 뿐만 아니라 여러 장기에서 유발되는 섬유화 및 노화성 기능 저하 질환 등 오가노이드 기반의 차세대 세포치료제 개발에 새로운 활력을 줄 것”이라고 말했다.
이번 연구 결과는 국제학술지 Theranostics에(Endometrial organoids: a reservoir of functional mitochondria for uterine repair에 최근 게재됐다.
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