나노물질 인체 독성 평가할 '인공 장기' 오가노이드 만들었다

표준연 나노바이오측정그룹 연구 성과

한국표준과학연구원 연구진이 암시야 현미경 장비를 이용해 돔형 세포외기질의 나노물질 투과도를 관찰하고 있다./한국표준과학연구원

나노물질이 인체에 미치는 독성을 정확하게 평가할 수 있는 오가노이드 배양법을 국내 연구진이 개발했다. 오가노이드는 인체 줄기세포를 시험관에서 키워 만드는 장기 유사체로 동물실험을 대체할 새로운 연구 수단으로 주목받고 있다.

한국표준과학연구원 나노바이오측정그룹은 간 줄기세포를 활용해 나노물질의 독성을 정확하게 평가할 오가노이드 배양법을 개발했다고 20일 밝혔다.

기존의 오가노이드 배양법은 3차원 구조 형성을 위해 세포외기질에 세포를 내장시켜 돔 형태로 굳힌 뒤 배양액을 첨가하는 방식이다. 이 방식은 형성된 세포외기질 돔의 중간과 가장자리 두께가 달라 산소 공급의 불균형이 생기는 한계가 있다. 특히 나노물질이 돔 안으로 들어가지 못해 오가노이드에 미치는 영향을 정확히 알기도 어렵다.

표준연이 이번에 개발한 오가노이드 배양법은 배양액 자체에 세포외기질을 섞어 오가노이드를 부유 배양하는 방식이다. 오가노이드를 비교적 균일한 크기로 만들어낼 수 있고 동일한 개수로 분할하기도 용이해 실용화에 적합하다는 게 연구진 설명이다. 실제 산업 현장에서는 최대 1000여개의 용기에 세포를 분할 후 동시에 나노물질에 대한 반응을 테스트하는 고속대량 스크리닝 기법이 쓰이므로 균일한 제조와 분할이 필수적이다.

이 방식은 고형화된 세포외기질 돔이 없어서 나노물질이 오가노이드까지 쉽게 도달한다는 장점도 있다. 연구진은 이 오가노이드가 산업 현장에서 사용되는 2차원 세포모델과 동일한 수준의 나노물질 투과도를 갖췄다고 설명했다.

표준연 연구진이 이 오가노이드를 이용해 간 독성물질인 산화아연 나노입자의 독성 여부를 평가한 결과 독성 여부가 정확하게 관찰됐다.

백아름 표준연 선임연구원은 “이번 성과를 바탕으로 오가노이드를 활용한 나노물질 및 나노의약품 안전성 표준 평가절차를 확립해 국내 나노산업 발전에 기여할 것”이라고 말했다.

참고자료

Nano Letters, DOI : https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c02939

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