미니 장기라고도 불리는 줄기세포를 이용한 오가노이드는 실제 인체 내 조직의 구조와 분자 생리학적 배경을 정밀하게 반영하는 차세대 체외배양 모델로 제약, 바이오를 포함한 다양한 분야에서 효과적으로 활용되고 있다. 하지만 현재까지 오가노이드의 대량 생산 및 표준화 기술은 전무하며 조직을 구성하는 미세환경 성분이 부족해 제한적인 연구만 수행할 수 있었다. 본 연구팀은 ‘마이크로웰 및 랩온어칩 기술’ 을 이용해 미세환경 요소가 보다 정밀하게 조절된 표준화된 췌장 조직 모사 모델 제작 기술을 확립했다.

넥스트앤바이오는 환자 조직에서 획득한 줄기세포 및 기질세포에 표준화된 오가노이드 및 랩온어칩 기술을 적용해 췌장질환 모델을 제작했다. 오가노이드는 줄기세포로부터 해당 장기를 구성하는 다양한 세포 종류와 조직 구조를 구현하는 기술로 환자 개개인의 유전적·표현형적 배경을 그대로 모사함으로써 환자 맞춤 모델 제작이 가능하다. 랩온어칩은 반도체, 나노, 생명공학기술 등이 집적된 작은 크기의 칩을 통해 보다 다양하고, 효율적으로 연구할 수 있는 기술이다. 랩온어칩은 다양한 연구에 활용되고 있으며, 본 연구팀은 미세환경 요소(혈관세포 등의 기질세포, 콜라겐, 피브린 등의 섬유아세포 및 세포외기질)가 포함된 췌장질환 모델을 구축하는 데 이 기술을 접목했다.

본 연구팀이 마이크로 크기의 플랫폼을 이용해 대량의 표준화된 췌장 오가노이드를 제작함으로써 보다 신뢰성 높고 효율적인 췌장질환 약물 평가가 가능해졌다. 또한 랩온어칩 플랫폼을 통해 현재까지의 오가노이드 기술에서 구현하기 어려웠던 미세환경 요소와의 접목을 정밀하게 조절함으로써 실제 인체 내 장기와 보다 더 유사한 모델을 만들 수 있다.

기존 랩온어칩 기반 세포배양 플랫폼의 경우 대학 연구실 수준에서 제작되거나 일부 업체에서 이를 대량 생산해 판매하는 정도였다. 그러나 본 연구과제에서는 랩온어칩의 대량 제작을 넘어 이를 이용한 고수율의 약물 효능 평가 플랫폼을 구축함으로써 기존의 자동 배양 장치 및 대용량 분석 장비들과의 호환성이 중요한 요소 중 하나였다.
이에 기존 반도체 공정 및 실리콘 재질PDMS, polydimethylsiloxane을 통해 제작하던 방식에서 금형 제작을 통한 플라스틱 사출로 저비용·대량 생산 라인을 확보했다. 또한 기존 장비에서 통용되는 규격에 맞춰 조직칩을 설계·제작함으로써 사용 편의성을 높였다. 랩온어칩의 구매 및 사용에 있어 사용자들이 느끼는 가장 불편한 부분이 높은 가격과 사용이 어렵다는 점인데 이를 해결한 것이다.

본 프로젝트를 통해 표준화 오가노이드 생산을 위한 플레이트 개발 및 약물 유효성 평가법을 개발 완료 했으며, 본 성과를 토대로 의료기기 개발 및 인증 획득과 더불어 지난 2023년 8월 해당 기술을 기반으로 혁신형 의료 기술 등재를 완료했다. 더불어 오가노이드를 제작해 10억 원의 매출을 기록했다.