화학연구원 '생체모사 장기칩'으로 만성 염증 들여다본다

반도체 공정 없이
3D프린팅 장기칩 개발
국제학술지 표지 논문 게재

[대전=뉴시스] 화학연구원의 연구결과가 실린 '어드밴스드 헬스케어 머티리얼즈' 2023년 12월호 표지 모습.(사진=화학연구원 제공).2024.01.15. photo@newsis.com *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 국내 연구진이 만성염증을 분석할 수 있는 생체모사 장기칩을 확보, 환자의 염증 분석 및 치료제 효능 평가에 유용하게 쓰일 수 있게 됐다.

한국화학연구원은 감염병예방진단기술연구센터 이성균·김홍기 박사팀이 인체의 선천성 면역세포 중 하나인 '호중구'가 혈관벽을 뚫고 염증 부위로 이동하는 화학주성 현상을 자세히 관찰할 수 있는 생체모사 장기칩(Organ-on-a-chip)을 개발했다고 15일 밝혔다.

백혈구의 일종인 호중구는 혈관을 돌아다니다가 혈관벽을 뚫고 염증 발생 부위로 이동해 치료하는 역할을 한다. 화학주성(chemotaxis)은 세포가 화학유인물질을 감지·이동하는 성질로 호중구 등 염증 면역세포들은 염증 발생을 감지해 이동한다.

장기칩 기술은 동전 크기의 칩 안에서 3차원 구조로 다양한 인체 유래 세포를 함께 배양해 복잡한 인체 장기와 조직을 모사할 수 있어 동물실험을 대체할 수 있는 유망기술이다.

이번에 개발한 생체모사 장기칩을 활용하면 면역세포인 호중구의 이동 확인을 통해 환자의 염증 수준 분석이 가능하고 동물실험을 대체한 만성염증 치료제 효능 평가가 가능, 신약 개발 연구에 큰 도움이 된다.

이번 연구에 사용된 장기칩은 반도체 공정 없이 3D프린팅을 이용해 새롭게 설계·제작됐으며 칩의 일부 구획을 의미하는 채널과 채널 사이에 물리적 구조가 없어 세포 이동을 관찰하기에 용이하다.

또 하나의 칩에서 대조군(비교 채널 1)과 실험군(비교 채널 2)을 동시에 실험할 수 있어 약물의 비교 평가에 적합하다.

이런 특성을 통해 연구팀은 개발된 염증 모사 장기칩에 만성염증성 질환 환자의 혈장을 주입, 호중구의 이동을 정확(민감)하게 확인했다.

호중구의 이동 수량과 거리를 정교하게 비교하고 염증 수준을 확인할 수 있게 되면 환자의 염증 수준 분석에 매우 유용하다.

특히 연구팀은 글로벌 제약사에서 개발하던 임상약물과 효과가 알려지지 않은 비임상 약물을 동시에 염증 모사 장기칩으로 평가한 결과, 임상 약물이 더 효과가 좋다는 점을 확인했고 실제 보고된 임상 효능과 유사한 결과를 확인해 이번 기술의 우월성을 검증했다.

연구결과는 과학기술 분야 국제학술지 '어드밴스드 헬스케어 머티리얼즈(Advanced Healthcare Materials(IF : 10.0))' 2023년 12월호 표지논문(Frontispiece)으로 게재됐다. (논문명: A Comparative Inflammation-On-A-Chip with a Complete 3D Interface: Pharmacological Applications in COPD-Induced Neutrophil Migration)

화학연 이영국 원장은 "실험동물로 대체키 어려운 인체 질환 모사를 통해 개발된 이번 기술을 기초 의생명과학에 활용할 것"이라며 "후속 연구로 더욱 발전시켜 신약개발에 폭넓게 활용될 수 있길 기대한다"고 말했다.

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