우리 몸 전체의 표면을 덮고 있는 피부는 외부 환경과 미생물 등에 노출돼 있다. 이 때문에 피부는 신체를 보호하고, 체온 조절 및 감각 기관 역할을 한다. 피부는 이런 외적인 기능 외에 인체 내 여러 장기와 소통하면서 심리 상태, 스트레스, 질병 징후 등을 드러낸다.

일반적으로 피부질환 연구에 실험동물을 이용하지만 무분별한 동물실험에 따른 도덕적인 이슈가 있다. 또 인간 피부가 아니다 보니 실험 결과가 인간과 불일치하는 문제도 있다. 이 때문에 최근 인체를 모사할 수 있는 대체 실험법이 개발되고 있다. 최근 미국 정부는 동물실험을 단계적으로 폐지하는 계획을 발표했다. 동물실험이 아닌 인체 모사 시스템을 통한 대체기술 확보가 그 어느 때보다 중요해졌다고 할 수 있다.

사람 피부를 모사하는 데에 ‘피부 오가노이드’ 기술은 매우 중요하다. 피부 오가노이드는 피부 구조와 기능을 3차원적으로 모사한 체외 모델이다. 과학 연구와 재생의학, 약물 개발 등 다양한 분야에서 활용할 수 있다. 피부 오가노이드 기술은 오랜 시간 점진적으로 발전해왔으며, 가까운 미래에는 피부질환 연구를 위한 동물실험을 완전히 대체할 것으로 기대된다.

초기 피부 연구는 2차원 단층배양을 중심으로 이루어진 케라티노사이트, 섬유아세포 등으로 시행했다. 하지만 이는 실제 피부와 세포 환경이 다르다. 피부 구조와 기능 재현이 불가능하다는 뜻이다. 이후 피부 3차원 배양을 거쳐 표피와 진피 같은 다층 구조를 가진 상용화된 모델이 등장했다. 이는 화장품 및 피부 독성 테스트 등에 광범위하게 사용됐으나 모낭, 피지선, 땀샘 등 피부 부속기관이 없어 피부 기능 모사가 제한적이었다.

그런데 줄기세포 기술로 피부 오가노이드가 개발되면서 모낭, 피지선 같은 피부 다층 구조 재현의 한계를 뛰어넘게 됐다. 오가노이드로 복잡한 피부조직을 만들 수 있게 됐다는 뜻이다. 최근에는 피부 오가노이드가 더욱 복합적인 구조와 기능을 가지도록 발전해 혈관화된 피부 오가노이드, 피부 면역세포를 포함하는 오가노이드까지 등장했다.

또한 피부와 신경, 근육 세포의 공동 배양을 위한 생체조직칩(Organ-on-a-chip)으로도 연구·개발이 진행 중이다. 앞으로 피부 오가노이드의 고도화가 계속 이어질 것으로 전망되며, 한의학에서 말하는 맞춤형 약물 개발도 구체화할 것으로 기대된다.

암 관련 분야에서는 이미 환자 유래 암 오가노이드를 만들어 약물 반응 예측 연구가 진행되고 있다. 피부 영역에서도 환자 유래 줄기세포로 피부질환을 모사해 개인 맞춤형 피부 오가노이드를 통한 맞춤형 약물 개발이 가능할 것으로 보인다. 피부 오가노이드 기술이 지속적으로 발전함에 따라 아토피, 건선, 화상 등 난치성 피부질환 연구와 약물 개발은 탄력을 받을 것으로 예상된다.

피부 오가노이드는 전통적 2차원 피부 모델에서 벗어나 복잡한 피부를 정밀히 모사하는 새로운 연구 패러다임으로 자리 잡았다. 이는 개인 맞춤형 치료를 위한 한의학적 치료 효과 검증에 활용 가능할 것으로 보인다. 자신의 피부 아바타 격인 오가노이드를 미리 만들어 병원에 보관한 후 약물에 대한 부작용을 미리 예측하고 본인에게 최적의 효능이 나타날 처방을 받는 오가노이드 클리닉 시대가 머지않았다.

채성욱 한국한의학연구원 책임연구원

채성욱 한국한의학연구원 책임연구원

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