EMBO/EMBL Symposium
뉴스 · 2025-11-14 · 조회 78
1. 학회 소개 및 참가 동기
저는 2025년 10월 22일부터 25일까지 독일 하이델베르크에 위치한 European Molecular Biology Laboratory (EMBL)에서 개최된 'EMBO/EMBL Symposium: Organoids: modelling organ development and disease in 3D'에 KOBRA-TA 연구교류 프로그램의 지원을 받아 참가하였습니다.
사진1. 학회장 입구
본 심포지엄은 오가노이드 기술을 이용한 발생학, 질병 모델링, 재생 의학 분야의 최신 지견을 공유하는 세계 최고 수준의 학회입니다. 줄기세포 기반의 3D 조직 모델, 정밀 의학, 조직 공학 등 첨단 바이오 분야의 핵심 주제를 다루며, 전 세계의 저명한 연구자들이 모여 인간의 생리와 질병을 모사하는 오가노이드 시스템의 현재와 미래를 논의하는 자리입니다.
저는 오가노이드 배양 및 단일세포 전사체 분석 기술을 핵심적으로 활용하여 줄기세포의 특성을 규명하고 질병을 모델링 및 치료하는데 중점을 두고 연구를 진행하고 있습니다. 따라서 이번 학회는 오가노이드 복잡성 구현, 질병 모델링, 그리고 엔지니어링 기술 접목에 대한 최신 동향을 파악하고, 저희 연구 결과를 해외 연구자들과 공유하며 논의를 나눌 수 있는 기회였습니다. 이번 참관기를 통해 학회에서 발표된 주요 내용과 저의 연구 발표 경험을 공유하고자 합니다.
2. 주요 학회 내용 요약
이번 심포지엄은 총 6개의 세션과 포스터 세션, 그리고 저명한 석학들의 기조 강연으로 구성되었습니다. 모든 세션이 유익했으나, 그 중에서도 특히 인상 깊었던 발표들을 중심으로 주요 내용을 요약하였습니다.
사진2. Opening remarks
세션 1: 개발의 개념
학회 첫날은 오가노이드 연구의 근간이 되는 발생학적 개념을 다루는 세션으로 시작되었습니다.
Keynote 강연을 맡은 Paola Arlotta 교수님(Harvard University)은 'Passage of time in brain organoids'이라는 주제로 인간 뇌 발달을 이해하기 위한 연구를 공유했습니다. 특히 오가노이드가 실제 태아의 뇌 발달과 유사한 시간적 순서(temporal trajectory)를 따라 세포를 생성해내는 과정을 보여주며, 이를 통해 종 특이적 뇌 발달 기전을 연구할 수 있음을 강조했습니다.
Jose Polo 교수님(University of Adelaide)은 리프로그래밍 과정에서 발생하는 후성유전체 재구성과 iBlastoids(유도 만능 줄기세포 유래 배반포 유사체) 모델을 소개했습니다. iBlastoids가 배반포의 3개 배엽의 공간적 구성을 재현할 수 있음을 보여주며, 이를 통해 초기 인간 발생, 착상, 태반 질환 등을 연구할 수 있는 새로운 플랫폼을 제시하였습니다.
또한 Nicolas Rivron 교수님(IMBA)은 인간 Blastoids가 착상 전 배반포 발달과 자궁 내 착상 과정을 모델링할 수 있음을 발표했습니다. 특히 scRNA-seq와 scATAC-seq를 통해 Gene regulatory network(GRN)를 분석하여, trophechdoderm이 자궁내막에 부착하는 능력을 조절하는 핵심 전사 인자(GCM1, CRHL1, TCF7L2)를 발굴한 내용이 매우 흥미로웠습니다.
세션 2 & 3: 유기체 복잡성 구축
이 세션은 현재 오가노이드 연구의 가장 큰 화두인 복잡성 구현을 다루었습니다. 단순한 세포 집합체를 넘어, 실제 조직과 유사한 구조, 세포 다양성, 그리고 기능을 갖춘 오가노이드를 제작하려는 다양한 시도들이 발표되었습니다.
Jesse Veenvliet 박사님(MPI-CBG)은 Gastruloids(원시 장배엽 모델)를 이용해 mammalian body axes가 견고하게 형성되는 기전을 발표했습니다. ECM(세포외기질)의 mechanical constraint이 없는 환경에서 배아 모델이 때때로 형태 발생에 실패하는 것을 보여주며, glycolysis-OXPHOS tuning 및 surface actin cap과 같은 기계적 힘이 body axes elongatio을 가이드한다는 것을 발표했습니다. 이는 대사-형태 발생의 연결고리를 보여준 중요한 연구였습니다.
Minoru Takasato 교수님(RIKEN)은 현재 kidney, bladder 오가노이드의 한계를 지적하며, GATA3를 표지자로 사용하여 상피 운명을 분화시키는 연구를 소개했습니다. 특히 주변 중간엽과의 상호작용을 통해 bladder 오가노이드를 성숙시키고, 나아가 kidney-bladder 오가노이드를 결합 배양하려는 연구계획은 복합 장기 시스템 연구의 발전 가능성을 보여주었습니다.
이주현 교수님(University of Cambridge)의 폐 선암(lung adenocarcinoma) 모델링 연구발표 역시 매우 흥미로웠습니다. 폐 손상 시 나타나는 DATP-like cell이 세포 가소성과 미세환경 리모델링의 허브 역할을 함을 밝혔습니다. 특히 AT2 세포가 발암성 리프로그래밍을 시작할 때, 돌연변이 세포가 AREG-EGFR 신호를 통해 섬유아세포(fibroblast)를 조절하여 발암 미세환경을 스스로 구축한다는 기전은, 암 초기 발생에서 줄기세포와 미세환경의 상호작용을 규명하는 저의 연구에 도움이 되는 아이디어를 주었습니다.
세션 4 & 5: 재생 의학 및 질병 모델링의 오가노이드
오가노이드 기술의 재생 의학과 질병 모델링 분야에 적용한 연구들이 발표되었습니다.
오가노이드 분야의 대가인 Hans Clevers 교수님(Utrecht University)은 intestine 오가노이드를 기반으로 M 세포의 기능과 분화에 대해 발표하며, 오가노이드가 여전히 기초 생물학적 발견의 중요한 도구임을 상기시켰습니다. 특히 M 세포가 Lgr5+ 줄기세포로부터 직접 분화하는 것이 아니라, 이미 성숙한 장 상피세포가 Peyer's patch와 같은 lymphoid niche에서 RANKL 신호를 받아 M 세포로 trans-differentiation된다는 상피세포의 가소성에 대한 최신 지견을 공유했습니다. 이는 성숙한 세포도 특정 미세환경 신호에 의해 운명이 바뀔 수 있음을 보여준 중요한 발견입니다.
뇌 질환 모델링의 선구자인 Juergen Knoblich 교수님(IMBA)은 결절성 경화증(Tuberous Sclerosis, TSC)을 뇌 오가노이드에서 재현한 연구를 발표했습니다. 영장류 특이적 중간 뉴런 전구세포의 과증식이 TSC의 원인임을 밝히고, TSC 오가노이드에서 나타나는network defects를 Afatinib으로 회복시킬 수 있음을 보여주며 치료제 스크리닝 플랫폼으로서의 가능성을 제시했습니다.
Eduard Batlle 교수님(IRB Barcelona)의 대장암(colorectal cancer, CRC) 연구 발표도 매우 흥미로웠습니다. LGR5+ 암 줄기세포(cancer stem cell, CSC)와 EMP1+를 발현하는 예후 불량 세포 사이의 가소성을 밝혔습니다. KRAS 돌연변이가 이를 촉진하며, KRAS 억제제 처리 시 예후가 좋지 않은 세포가 다시 CSC로 빠르게 reversion되는 현상을 SLAM-seq로 규명한 것은, 암세포의 저항성 획득 기전에 대한 중요한 통찰을 제공했습니다.
세션 6: 오가노이드 및 엔지니어링
마지막 세션에서는 오가노이드 기술을 발전시키기 위한 공학적 접근법을 다루었습니다.
구본경 교수님(IBS)은 인수공통 바이러스의 핵심 숙주인 박쥐 오가노이드 모델 구축 연구를 소개하며 발표를 시작했습니다. 또한, 이 연구를 19종에 달하는 다양한 동물 종의 intestine 오가노이드 플랫폼으로 확장하여, 종간 비교(cross-species) 연구를 수행한 내용을 발표했습니다. Holotomography 이미징, scRNA-seq 분석을 통해 Lgr5 발현 여부 등 종간의 유전적 차이를 비교하고, YAP/TAZ 신호가 조직 재생에 중요함을 밝혔습니다. 또한, 이 광범위한 플랫폼을 활용해 8종의 바이러스 감염 반응 및 36종의 약물 반응을 18개 종에서 테스트한 결과를 공유하며, 동물 오가노이드 플랫폼의 확장성과 잠재력을 보여주었습니다.
Luigi Aloia 박사님은 환자 유래 오가노이드(Patient-Derived Organoids, PDOs)가 신약 개발 과정에서 발생하는 efficacy gap을 메울 수 있는 질병 연관성이 높은 모델임을 이야기했습니다. PDO 플랫폼이 종양의 heterogeneity를 포착하고, AI 기반 고속 이미지 분석을 통해 약물 반응성을 대규모로 평가할 수 있음을 보여주었습니다. 특히 KRAS 억제제 내성을 극복하기 위한 새로운 병용 치료법을 탐색하고, 미래의 표준 치료법에 적용하는 데 PDO가 기여하는 가치를 강조했습니다.
Matthias Lutolf 교수님(Roche IHB)은 geometric control을 통해openly accessible intestine 오가노이드 튜브를 제작하고, 실제 villus와 유사한 세포 구획을 재현한 연구를 발표했습니다. 이 Crypt-villus chip 모델은 생리학적 지방산 흡수(fatty acid uptake) 기능을 보여주어, 생체 모사(biomimetic) 엔지니어링의 중요성을 강조했습니다.
3. 포스터 발표 및 네트워킹
저는 학회 둘째 날 저녁에 진행된 포스터 세션에서 "Microbial metabolites control self-renewal and precancerous progression of human cervical stem cells"라는 제목으로 연구 결과를 발표하였습니다.
사진3. 포스터 세션
본 연구는 오가노이드 및 단일세포 전사체 분석을 기반으로 인간 자궁경부 줄기세포를 최초로 규명하고, 장내 공생균 Lactobacillus 유래 대사산물인 D-lactate가 PI3K-AKT 및 YAP1 경로를 통해 자궁경부 줄기세포의 자가 재생과 전암성 진행을 조절함을 밝힌 내용입니다.
포스터 세션 동안 다양한 분야의 연구자들과 활발한 교류를 가질 수 있었습니다. 특히 미생물-숙주 상호작용 및 암 미세환경을 연구하는 연구자분들이 많은 관심을 보였습니다.
4. 결론
이번 2025 EMBO/EMBL 오가노이드 심포지엄은 3D 배양 기술이 단순한 세포 배양법을 넘어, 발생학, 질병 생리학, 약물 개발의 패러다임을 어떻게 바꾸고 있는지를 실감할 수 있는 자리였습니다. 특히 '장기 복잡성 구현'이라는 공통의 목표 아래, metabolism, mechanics, niche, engineering등의 요소가 오가노이드의 성숙과 기능에 얼마나 중요한지가 핵심 메시지였습니다.
저희 연구 역시 자궁경부암이라는 질병의 전암단계를 오가노이드로 모델링하고, 미생물 대사산물이라는 미세환경적 요소를 다룬다는 점에서 현재 오가노이드 연구의 큰 흐름과 일치함을 확인하였습니다. 암세포의 가소성과 미세환경 리모델링 기전에 대한 발표들은, 저희 연구에서 발견한 전암성 진행 과정을 해석하는데 새로운 시각을 제공해 주었습니다.
이번 학회에서의 경험을 바탕으로, 오가노이드 모델에 면역 세포, 섬유아세포 등을 도입하여 복잡성을 높이고, 미생물 군집과의 상호작용을 연구하여 암 발생 기전을 규명하는 등 연구 역량을 한층 더 발전시킬 수 있는 기회로 삼고자 합니다.
■ 학회명: EMBO/EMBL Symposium: Organoids: modelling organ development and disease in 3D
■ 개최일: 2025.10.22~2025.10.25
■ 개최지: 독일 하이델베르크
■ 발표 제목: Microbial metabolites control self-renewal and precancerous progression of human cervical stem cells
■ 작성자: DGIST 뉴바이올로지학과 석박통합과정 명지현