국내 의료진이 생체 조직 칩을 이용해 동물실험을 대체할 수 있는 약물 연구 모델을 개발했다.

분당서울대병원 신장내과 김세중 교수와 서울대 기계공학부 전누리 교수팀은 30일 신장 섬유화 치료 약물 연구의 유효성을 평가하기 위한 새로운 모델을 개발했다고 밝혔다.

현 동물 실험 모델은 인간에게 그대로 적용할 수 없는 제한점이 있고, 2차원 세포 실험은 생체와 다른 구조에서 자라기 때문에 인체 적용에 어려움이 있다.

연구팀은 반도체 공정을 활용해 3차원 생체 조직 칩 위에 인체 장기 세포를 배양해 생리적 세포 반응 재현 뿐 아니라 해당 장기의 기능과 특성을 모방할 수 있는 약물 개발 모델을 구현했다.

생체 조직 칩 기술을 활용해 3차원으로 근위세관 세포가 모사한 세뇨관 구획과 혈관내피세포 구조를 형성한 혈관구획, 섬유아세포 구획 등을 동시 배양했다.

그 후 TGF-beta 자극으로 섬유아세포 활성을 유도했고 치료효과를 평가하기 위해 섬유화 치료제 역할을 하는 TGF-beta 억제제를 투여했다.

심험 결과, 혈관구조 교란으로 신생혈관 형성이 증가하고, 세뇨관 구획의 섬유화 지표가 증가했다. 섬유화 과정은 TGF-beta 억제제를 투여했을 때 막을 수 있었다.

신장내과 김세중 교수는 "논문에 제시한 모델을 통해 신섬유화 신약 후보 물질의 유효성을 보다 정확하게 예측 및 평가할 수 있는 플랫폼을 제시했다"면서 "신장 뿐 아니라 다른 장기의 섬유화 모델로 확장할 수 있어 의미 있는 연구 결과"라고 말했다.

이번 연구는 분당서울대병원과 한국연구재단, 산업통상자원부 지원으로 수했됐으며 분자과학 국제저널(International Journal of Molecular Sciences) 최신호에 게재됐다.