간 질환 대응 약물 효과 평가, 의료 연구 분야에서 널리 활용 가능
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한국화학연구원 김현우 책임연구원(뒤)과 신대섭 연구원이 지방간 오가노이드(미니 인공장기 세포)의 상태를 살펴보고 있다. 화학연구원 제공 |
[파이낸셜뉴스] 한국화학연구원 김현우·배명애 박사팀은 비알콜성 간 질환 신약 개발을 위한 인공장기와 나노 탐침 기반의 정밀 분석 기술을 개발했다고 16일 발표했다. 이 기술은 간 질환의 초기 단계인 지방간 상태에서부터 치료 약물을 찾는 데 중점을 두고 있으며, 이를 통해 간 질환 신약 개발의 효율성을 높일 수 있을 것으로 기대된다.
비알콜성 지방간 질환은 과도한 식사나 운동 부족으로 인해 간 세포에 지방이 쌓여 발생하며, 이는 간경화나 간암으로 발전할 수 있는 위험이 있다. 따라서 초기 단계에서부터 적절한 치료 약물을 찾는 것이 중요하다.
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한국화학연구원 연구진이 지방간 상태를 따라한 미니 인공장기 세포가 담긴 접시를 배양 장비에 넣고 있다. 화학연구원 제공 |
이 기술은 나노 단위의 미세한 압력으로 좁은 영역을 선택적으로 눌러 측정값을 분석하는 방식이다. 연구진은 먼저 지방이 쌓인 부위를 형광염료로 염색해 위치를 찾고, 그 부위에 나노 탐침을 사용해 미세 압력을 가하는 방식을 택했다. 나노 탐침으로 인공장기를 누를 때 휘어지는 정도는 탐침 표면의 레이저 반사를 통해 정밀하게 측정된다.
측정 결과는 연구진이 개발한 수학적 계산식을 통해 분석했다. 지방 축적에 따른 경도 변화를 영률이라는 정량적 수치로 측정할 수 있었다. 특히, 기존 방식은 인공장기를 고정시키기 위해 약품 처리로 세포를 죽였던 반면, 이번 나노 탐침 기술은 인공장기가 계속 살아있는 상태를 유지할 수 있는 배양액 내에서 적용이 가능하다.
연구진은 5마이크로미터 내외의 얕은 깊이만 눌러 간 조직에 손상을 전혀 주지 않는 방법을 개발했다. 새로 개발한 '나노 탐침 경도 측정 기술'을 비알콜성 지방간 모델 오가노이드에 적용한 결과, 형광 빛이 강한 지방 축적 부위의 경도는 형광 빛이 약한 부위에 비해 영률 기준으로 약 35% 물렁한 결과를 보였다. 이는 원하는 부위만 정확히 찾아낸 것을 의미한다.
지방 축적 형광 영상을 통해 측정 위치를 찾은 결과, 전체 측정 시간은 무작위 측정 방식에 비해 절반 이상 단축됐다. 또한 측정 후 간세포 생존율이 97% 이상 유지되는 등 손상이 최소화된 것도 확인했다.
김현우 박사는 "지방간 신약 개발 시 질환 모델의 변화를 간편하게 분석할 수 있다"고 설명했다.
연구진은 향후 하나의 인공장기를 손상 없이 계속 사용하며 간 질환 진행 상황을 단계별로 연속 측정하는 약물 효능 평가 기술도 개발할 계획이다.
한편, 연구진은 이번에 개발한 인공장기와 측정기술을 국제 학술지 'ACS 생체재료 과학 및 공학(ACS Biomaterials Science and Engineering)'에 발표했다.
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monarch@fnnews.com 김만기 기자
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