인간 장기 칩을 모델로 한 바렛 식도

2023년 6월 8일

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하버드 대학교

위산이 삼키는 관이나 식도로 역류하는 위산 역류는 많은 사람들이 가끔 경험하는 현상입니다. 반복적으로 발생하여 만성 문제가 되면 식도 상피 내벽의 세포가 위 또는 장 세포와 동일한 것처럼 보이는 상태인 "바렛 식도"(BE)가 발생할 수 있습니다.

이 과정은 "화생"으로 알려져 있으며 식도암 발병률 증가와 관련이 있습니다. 식도암은 전 세계적으로 암 사망의 6번째로 흔한 원인으로 추정되는 가장 치명적인 종양 중 하나입니다.

어떤 바렛 식도 환자가 암 발병 위험이 높은지 예측하고 이러한 전환을 예방할 수 있는 약물을 발견하려면 세포 및 분자 유발 요인에 대한 훨씬 더 나은 이해가 필요합니다. 그러나 BE를 연구하는 경우 동물 모델은 식도 해부학이 다르기 때문에 유용하지 않으며 기존 체외 모델은 인간 환자에서 관찰되는 BE의 특징인 세포 및 조직 구조의 변화를 복제하지 못합니다.

식도는 식도 내강과 직접 마주하는 상피 세포 층으로 둘러싸여 있으며, "간질"로 알려진 주변 세포외 기질과 섬유아세포의 혼합물에 의해 아래에서 지지됩니다. 기계적 및 영양적 지원을 제공하는 것 외에도 간질은 태아의 식도 발달 과정에서 상피 세포의 분화와 기능을 안내하기 위해 신호를 상피 세포에 보내는 것으로 알려져 있습니다.

간질은 사람의 일생 동안 조직 재생을 가능하게 하는 신호를 식도 상피에 계속 제공하지만 암 형성에 앞서 종종 발생하는 화생에 대한 기여는 알려지지 않았습니다.

현재 Wyss 창립 이사인 Donald Ingber, MD, Ph.D.가 이끄는 하버드 대학교의 Wyss 생물학적 영감 공학 연구소 연구팀은 캐나다 몬트리올의 McGill 대학교 및 캘리포니아 대학교 샌프란시스코(UCSF)의 연구원들과 협력하고 있습니다. )는 Organ Chip 기술을 사용하여 체외에서 환자별 방식으로 간질 유래 섬유아세포에 대한 BE 상피의 반응을 요약하는 모델을 개발했습니다.

장기 칩은 다양한 세포 및 조직 유형으로 구성된 장기의 주요 구조와 기능을 체외에서 모방할 수 있는 미세유체 세포 배양 장치입니다.

연구팀은 실제 생체 내와 유사한 상피-기질 경계면을 재현하는 내장된 섬유아세포가 있는 간질 유사 층에서 직접 성장한 상피 세포로 둘러싸인 칩을 만들었습니다. 중요한 것은 상피 세포와 섬유아세포가 식도암 환자의 동일한 식도 내의 서로 다른 영역에서 분리되었다는 점입니다. 일부 지역은 건강해 보였지만 다른 지역은 BE의 전형적인 징후를 보였으며 암으로 진행되었습니다.