28바이오, 인체 모사 3D 오가노이드로 탈수질환 치료제 개발의 "종종 발생하던 기술적 장벽" 해소

다발성 경화증(MS)과 샤르코-마리-투스병(CMT)을 포함한 탈수질환의 사회적 부담이 가중되고 있다. 전 세계적으로 각 질환당 약 300만 명의 환자가 고통받고 있으며, 특히 다발성 경화증의 유병률은 지난 40년 동안 6배 증가했다. 그러나 이러한 추세와 달리 치료제 개발의 효율성은 정체된 상태다. 질병 수정 치료제의 임상 실패율은 99%를 상회하며, 이는 의료 현장의 요구와 실제 가용 치료법 사이에 심각한 간극이 존재함을 시사한다. 수초 형성 세포 연구의 핵심적인 장애물은 생체 외 환경에서 기능적인 세포군을 유지하기 어렵다는 점이다. 기존 동물 모델은 수초 생물학 측면에서 인간과 종간 차이를 보이며, 이는 전임상 결과의 임상 적용을 제한한다. 또한 인간 유래 희소돌기아교세포와 슈반세포는 배양 및 유지 과정이 매우 까다롭고, 기존 2차원 배양 시스템은 실제 수초 형성에 필수적인 입체적 구조를 제공하지 못하는 한계가 있다. 28바이오(28bio)는 이러한 기술적 난제를 해결하기 위해 성숙하고 기능적인 수초 형성 세포를 포함하는 3차원 오가노이드 기술을 개발했다. CNS-3D와 PNS-3D로 명명된 이 플랫폼은 실제 수초 형성을 지원하며 치료제 스크리닝을 위한 고처리량 측정을 가능하게 한다. CNS-3D 플랫폼은 뉴런, 별아교세포, 희소돌기아교세포를 포함한 뇌 오가노이드를 생성하며, PNS-3D 플랫폼은 슈반세포와 뉴런으로 구성된 신경 오가노이드를 통해 중추 및 말초 신경계의 수초 형성을 재현한다. CNS-3D 오가노이드의 분화 프로토콜은 인간 희소돌기아교세포의 발달 과정을 정밀하게 모사한다. 84일간의 마커 발현 분석 결과, 초기 마커는 6주 차에 정점에 도달하고 희소돌기아교세포 마커는 12주 차까지 점진적으로 증가하는 양상을 보였다. 정량적 PCR 분석을 통해 8주에서 12주 사이에 수초 기본 단백질(MBP) 발현이 급증함을 확인했으며, 면역형광 이미징을 통해 MBP와 축삭의 공간적 공존을 입증함으로써 구조적 수초 형성을 검증했다. 플랫폼의 유효성은 임상 단계의 수초 형성 촉진 화합물인 클레마스틴(Clemastine)을 통해 입증되었다. 클레마스틴 투여 시 치료 기간에 비례하여 MBP 발현이 증가했으며, 84일째에 최대 반응이 관찰되었다. 이는 웨스턴 블롯 분석을 통해서도 단백질 수준에서 확인되었다. 이러한 용량 및 기간 의존적 반응은 해당 플랫폼이 수초 손상이나 회복을 조절하는 화합물을 식별하는 데 적합함을 보여준다. PNS-3D 시스템에서는 인간 일차 슈반세포의 통합을 통해 기능적 신경 오가노이드를 구축했다. 투과전자현미경 분석 결과 개별 축삭 주위에 조밀한 수초 구조가 형성됨이 확인되었다. 기능 분석에서 슈반세포를 포함한 배양물은 포함하지 않은 경우보다 약 10배 높은 기능적 반응을 나타내 치료제 평가를 위한 기초 신경 기능 확보에 수초 형성 세포가 필수적임을 입증했다. 이들 플랫폼은 분자, 구조, 전기생리학적 지표를 아우르는 포괄적인 분석 엔드포인트를 제공하여 향후 탈수질환 치료제 개발의 게이트웨이 역할을 할 것으로 기대된다.