약물 독성 반응 미리 알아보는 ‘인공신장’ 개발됐다

포항공대 조동우·장진아 교수팀, ‘사구체 미세혈관 칩’ 제작
“사구체 질환 모델링에 적용…약물 독성 미리 확인 등 효과”

인공신장 이미지. 기사와 무관함. 게티이미지뱅크

약물의 독성 반응을 미리 알아볼 수 있는 ‘인공신장’을 국내 연구진이 개발했다.

이를 사구체 질환 모델링에 적용함으로써 약물 독성을 미리 확인하고, 개인 맞춤 치료법에도 적용될 수 있을 것이라고 연구팀은 기대했다.

포항공대(포스텍‧POSTECH) 기계공학과 조동우·장진아 교수 연구팀은 가공 기법을 통해 사구체 혈관세포와 지족세포층, 사구체기적막층 등을 포함한 ‘사구체 미세혈관 칩’(인공신장)을 제작‧개발했다고 22일 밝혔다.

신장은 체내 대사 과정에서 생긴 노폐물 등 우리 몸에 불필요한 유독성 물질을 소변으로 배설해 우리 몸의 항상성을 유지하는 기관이다. 하지만 약물에 대한 독성을 가장 먼저 일으키는 기관이기도 하다. 

이 때문에 많은 연구진은 특정 약물이 환자에게 얼마나 독성을 일으킬지 확인하기 위한 인공장기 개발을 시도하고 있다.

그러나 인공신장을 만드는 일은 워낙 복잡한 일이어서 그동안 개발이 쉽지 않았다. 신장을 구성하는 기능적·구조적 기본 단위인 ‘네프론’의 구성 요소인 ‘사구체’는 지족세포와 기저막 단백질 등 여러 상호작용이 필요하고 미세 단위로 일어나 모사하기 어렵기 때문이다.

(왼쪽부터) 포항공대 기계공학과 조동우·장진아 교수. 포항공대 제공

연구팀은 단일화된 가공 기법으로 사구체 혈관세포와 지족세포층, 사구체기적막층 등을 포함한 사구체 미세혈관 칩을 제작하는 데 성공했다. 

이 칩은 사구체 혈관내피층과 지족세포 외피층의 공배양이 가능하고, 사구체 세포의 성숙된 기능성 마커와 두 층간의 상호작용으로 체외 사구체 모사에 중요한 단백질 생성과 선택적 여과 기능을 갖췄다.

또한 칩에서 선택적 여과 기능을 측정함으로써 사구체 장벽의 대표적인 여과 기능을 확인했다. 

이와 함께 연구팀은 사구체 미세혈관 칩을 통해 ‘아드리아마이신’과 ‘고혈당’ 등에 따른 손상 반응도 평가했다. 

조동우 교수는 “약물 스크리닝 산업과 임상에서 신독성 평가에 무한한 잠재력을 지닌 신장 사구체 단위를 모사하는 데 성공했다”며 “사구체 질환 모델링에 적용함으로써 약물 독성을 미리 확인하고 개인 맞춤 치료법에도 적용할 수 있을 것”이라고 말했다. 

이번 연구 성과는 세계적 권위를 가진 학술지 ‘생물제조’(Biofabrication)에 게재됐다. 

한편, 이번 연구는 범부처재생의료기술개발사업, 알키미스트사업의 지원으로 수행됐다.

이승구 온라인 뉴스 기자 [e-mail]