신약개발, 윤리적 효율적으로…신규 생체모사 시스템 개발

한국생명공학연구원 줄기세포융합연구센터가 개발한 생체 모사 순환 배양기

■ 인체의 약물반응 연구를 위한 새로운 생체모사 시스템 개발

국내 연구진이 신약 개발에서 보다 정확한 인체의 반응을 얻기 위해 생체모사 세포배양시스템과 기능성 인체 세포를 결합하여 새로운 ‘인체의 약물 반응 시험 모델’을 개발했습니다. 신약 개발의 정확성과 비용을 감소시키는 데 큰 역할을 할 것으로 기대되고 있습니다.

현재 신약 개발을 위해서는 쥐나 원숭이 같은 동물들을 대상으로 한 약물 반응 검사를 해야 합니다.
사람에 대한 임상 시험 전 단계인 비임상 시험에서 필수적으로 동물 실험을 하고 있습니다.

하지만, 이같은 과정은 끊임없이 동물 학대 논란이 일고 있는 데다 실제 인체에서는 어떤 부작용이 있을지 알 수 없는 한계가 있었습니다. 동물 세포와 인체 조직 간에는 상당한 차이가 있기 때문입니다.

연구 현장에서도 소동물이나 대동물에서는 안전성이 평가가 됐지만, 실제로 사람에 적용했을 때 독성이 나타난다든지 효과가 없다든지 하는 여러 가지 문제점이 야기되고 있다는 우려를 하고 있습니다.

한국생명공학연구원 줄기세포융합연구센터 정초록 박사팀이 생체모사 세포배양시스템 등을 연구하고 있다.

■ 동물 학대 줄이면서 윤리적이고 효율적으로 신약을 개발할 수 있을까

한국생명공학연구원(원장 김장성) 줄기세포융합연구센터 정초록 박사팀(교신저자: 정초록/임정화 박사, 제1저자: 노경희/강현미 박사)은 생체모사 세포배양시스템과 기능성 인체 세포를 결합해 새로운 인체의 약물 반응 시험 모델을 개발했습니다.

연구팀은 2015년부터 생체의 장기간 연계와 혈액 순환을 모사한 순환 배양시스템을 개발하기 시작해 최근 최적화 과정을 통하여 약동력학시험(Pharmacikinetics and Pharmacodynamics) 모델로 검증했습니다.
* Pharmacikinetics : 시간에 따른 체내에서 약물의 농도변화
* Pharmacodynamics : 시간에 따른 체내에서 약물의 농도변화에 의한 신체의 반응

연구팀은 최근 약물 개발 추세에 맞추어 경구용 약물의 약동학 (Pharmacikinetics) 시험을 위하여 현존하는 흡수세포(Caco-2)와 간세포(HepaRG)의 기능을 효과적으로 증진시키는 신규 분화기술을 개발했습니다.

고기능 흡수세포와 간세포가 탑재된 순환 배양시스템에, 시판되고 있는 15종 약물을 투여하여 약동학 시험평가 수행 후, 인체 결과와 비교하여 70% 이상의 유사성을 보임을 확인했습니다.

또한 고도로 분화된 흡수세포, 간세포, 신장세포와 염증세포 4종의 세포를 탑재하여 아세트아미노펜의 신장독성과 항염증 효과를 검증하여 약력학(Pharmacodynamics) 시험이 가능함을 제시했습니다.

이번 연구는 생재료분야 세계적 저널인 Biofabrication(IF 8.213)에 9월 30일 게재됐습니다.
(논문명 : A new experimental model to study human drug responses)

연구책임자인 정초록 박사는 “본 생체모사시스템은 신약 개발 단계에서 현재 시행되는 비임상시험의 문제점을 보완해주는 새로운 도구가 될 수 있을 것” 이라며, “이 새로운 시스템에 고기능 오가노이드를 탑재하여 시험을 진행 중인 만큼, 가까운 미래에는 더욱 높은 인체 유사도와 정확성을 보일 것으로 기대된다.”고 밝혔습니다.