아토피 가려움증 원인 규명…환자 피부 모사한 3D 인공피부 개발

개인별 약물 반응 예측 가능해져
"신약 평가, 치료 반응예측 등 활용"

국내 연구진이 아토피 피부염 환자의 병변 미세환경을 재현한 3차원 인공 피부 모델을 개발했다. 환자별 약물 반응을 예측할 수 있는 플랫폼으로 신약 평가와 맞춤형 치료 전략 수립에 활용될 전망이다.

아토피 피부염 환자의 병변 미세환경을 재현한 국내 연구진. 연세대의대

김락균 연세대 의대 의생명과학부 교수 연구팀은 박경민·최정민 인천대 교수 연구팀과 공동 연구를 통해 아토피 피부염의 염증과 저산소 환경을 실제 피부와 유사하게 구현한 3차원 인공 피부 모델을 구축했다고 19일 밝혔다.

기존 연구는 2차원 세포 배양이나 동물 모델에 의존해 실제 환자 피부에서 나타나는 구조세포 면역세포 감각신경 간 상호작용을 충분히 반영하지 못했다. 특히 아토피의 핵심 증상인 가려움은 염증 반응을 넘어 구조세포 면역 반응 신경계가 복합적으로 얽힌 현상이지만 이를 통합적으로 분석할 실험 플랫폼이 제한적이었다.

연구팀은 먼저 단일세포 리보핵산(RNA) 시퀀싱 분석을 통해 가려움 유발 인자를 과발현하는 'COL6A5 양성 섬유아세포 아형'을 규명했다. 이 세포는 감각 신경과 상호작용하며 만성 가려움 유발에 관여할 가능성을 보였다.

이후 젤라틴 기반 하이드로젤을 이용해 해당 세포가 생존할 수 있는 3차원 구조체를 제작했다. 산소 확산을 정밀 제어해 병변에서 나타나는 저산소 상태를 구현했고 면역 자극 인자를 적용해 염증성 미세환경을 재현했다.

실험 결과 저산소 환경에 노출된 세포는 가려움 관련 인자를 증가시켰고 함께 배양된 감각 신경세포의 활성화가 실시간으로 확인됐다. 이는 아토피 가려움증이 피부 구조세포 면역체계 신경계의 상호작용으로 발생한다는 점을 실험적으로 입증한 것이다.

연구팀은 환자 유전체 빅데이터를 기반으로 실험 모델을 설계해 임상 환경과 실험실 간 간극을 줄였다고 설명했다. 동물 실험 의존도를 낮추면서도 인간 질환 특성을 반영할 수 있어 신약 후보물질 효능 평가와 정밀의료 연구에 활용도가 높을 것으로 기대된다.

연구를 이끈 김 교수는 "환자 맞춤형 치료 전략 수립에 적용 가능한 기술적 기반이 될 것"이라며 "아토피뿐 아니라 다양한 만성 염증성 피부질환 연구로 확장하겠다"고 밝혔다. 연구 결과는 국제 학술지 '바이오액티브 머티리얼즈'에 최근 게재됐다.

박정연 기자 jy@asiae.co.kr