타이어 마모 물질, 심장 기능 교란 확인…미니 심장 모형 활용
타이어 마모 과정에서 발생하는 오염물질이 사람의 심장 조직에 어떤 변화를 일으키는지를 직접 확인할 수 있는 새로운 인체 생리 기반 연구모델이 제시됐습니다.
국가독성과학연구소(KIT) 융합독성연구센터 현성애 박사 연구팀은 인체 유래 심장 오가노이드를 활용해 타이어 고무 산화방지제로 사용되는 화학물질 6PPD의 심장 독성을 규명했습니다.
6PPD는 차량 운행 중 타이어 마모 과정에서 미세입자 형태로 환경에 지속적으로 방출되는 물질로, 인체 노출 가능성이 꾸준히 증가하고 있지만 그동안 인간의 심혈관계에 미치는 영향은 거의 알려지지 않았습니다.
연구팀은 유도만능줄기세포로부터 실제 심장 구조와 기능을 모사한 심장 오가노이드를 만들어 일정 시간 6PPD에 노출한 결과, 심장 세포의 생존율이 감소하고 세포 사멸이 증가하는 현상을 관찰했습니다.
또 심장의 전기생리학적 기능 분석 결과, 6PPD 노출 시 심장 박동수가 증가하고 전기 신호 전달에 이상이 발생한다는 사실을 확인했습니다.
독성 기전을 규명하기 위한 유전자 발현 분석에서는 노출 농도에 따라 상이한 반응이 나타났습니다.
저농도 노출에서는 심장 수축 기능과 발달을 억제하는 유전자가 발현됐고, 고농도 노출 시에는 세포 스트레스 반응과 프로그램된 세포 사멸과 관련된 유전자들이 활성화됐습니다.
이번 연구는 일상 환경에서 접할 수 있는 화학물질이 심장 세포의 기능을 민감하게 교란할 수 있음을 보여주는 성과로 평가됩니다.
또 기존의 세포 생존율 중심 독성 평가를 넘어 기능 변화를 중심으로 한 새로운 독성 평가 패러다임의 필요성을 제시했습니다.
특히 인간 유래 심장 오가노이드는 제브라피쉬나 설치류 등 기존 동물실험 모델보다 인체 생리 반응을 더 정밀하게 모사할 수 있어 동물실험을 대체할 수 있는 유효한 평가 도구로 주목받고 있습니다.
현성애 박사는 "타이어 유래 오염물질이 사람의 심장 조직에 미치는 영향을 인체 기반 모델로 직접 규명했다는 점에서 의미가 크다"며 "앞으로 실제 인체 노출 시나리오를 반영한 추가 연구를 이어갈 계획"이라고 말했습니다.
이번 연구 성과는 독성학 분야 상위 10% 국제 학술지인 Ecotoxicology and Environmental Safety 12월호에 실렸습니다.
김건교 취재 기자 | kkkim@tjb.co.kr
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