화학연, '동물실험 없이 신약 개발'…새 생체모사 장기 칩 개발

이성균·김홍기 박사 연구팀
"만병 근원 만성염증 환자, 염증 분석·치료제 효능 평가 효과 확인"

연구성과 그림 중 만성 폐쇄성 폐질환(COPD) 환자의 혈장을 이용한 호중구 세포의 혈관내피세포외 이동 비교 분석. 한국화학연구원 제공

한국화학연구원은 이성균·김홍기 박사 연구팀이 새로운 생체모사 장기 칩(Organ-on-a-chip)을 통해 인체 내 만성염증 환자의 염증 분석과 치료제 효능 평가에 효율적으로 쓸 수 있는 기술을 개발했다고 15일 밝혔다.

장기 칩은 다양한 인체 유래 세포들을 동전 크기 미세 유체 칩의 3차원 환경에서 배양해 복잡한 인체 장기를 따라 할 수 있게 하는 체외 플랫폼 기술이다. 연구팀은 반도체 공정 없이 3D 프린팅을 이용해 장기 칩을 새롭게 설계·제작했다. 칩의 일부 구획을 의미하는 '채널'과 '채널' 사이 물리적 구조가 없어 세포 이동을 관찰하기 쉽다.

연구팀은 이 장기 칩에 만성 폐쇄성 폐 질환 환자 혈장을 주입해 인체의 선천성 면역세포 중 하나인 호중구가 혈관 벽을 뚫고 염증 부위로 이동하는 현상을 자세히 관찰할 수 있었다. 호중구의 이동 수량과 거리를 정교하게 비교하고 염증 수준을 확인했다.

기존에는 주로 상용 장기 칩을 이용해 호중구 이동을 유도하거나 이를 관찰하는 수준에 머물렀다. 이 장기 칩은 하나의 칩에서 대조군과 실험군을 동시에 실험할 수 있어 약물의 비교 평가에도 적합하다. 이를 통해 환자의 염증 수준 분석이 가능하고, 동물실험을 대체해 만성염증 치료제의 효과적 효능 평가 결과를 얻을 수 있어 독성 평가 및 신약 개발 연구에 큰 도움이 될 것으로 기대된다.

화학연구원은 이번 기술 개발로 관련 기업과의 적극적 협업을 통해 인체 질환 모사 장기 칩 기술과 이를 이용한 약물성 평가 관련 핵심 기술을 선점하고 실용화 가능성을 높일 것으로 전망했다. 지난해 개정된 '미국 식품의약청(FDA) 근대화법 2.0'에 따라 동물실험 자료 없이 의약품 허가 신청이 가능해졌다.

이번 연구 결과는 과학기술 분야 국제학술지 '어드밴스드 헬스케어 머티리얼즈' 지난해 12월호 표지논문으로 실렸다.

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CBS노컷뉴스 지영한 기자 younghan@cbs.co.kr

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