약물치료 효과를 극대화하려면 장기(臟器)와 혈관의 생체환경에 최적화된 약물 전달 기술이 필요하다. 울산과학기술원 연구팀이 '장기칩'(Organ on a Chip) 기술을 이용해 약물 전달 효율을 극대화하는 방법을 내놨다.
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| ▲ 아래줄 왼쪽부터 시계방향, 김경하 연구원(공동 1저자), 주진명 교수, 권태준 교수, Jonathan Sabaté del Río 연구원, 최정원 연구원(공동 1저자), 박태은 교수 [울산과학기술원 제공] |
UNIST는 바이오메디컬공학과 박태은 교수와 권태준 교수 연구팀이 쥐의 생체 세포를 배양해 혈액-뇌 장벽(BBB·Blood-brain barrier)을 재현한 장기칩이 치료 약물의 투과율을 높일 수 있음을 입증했다고 17일 밝혔다.
장기의 생리적 특징을 더 정확하게 나타내는 세포 기반 파지 디스플레이(phage display) 스크리닝 방법을 이용한 것이다.
손가락 두 마디 크기의 장기칩으로 혈액-뇌 장벽을 모사한 결과, 기존의 트랜스웰 모델보다 훨씬 뛰어난 뇌혈관 투과 효율을 보였다. 장기칩 기술이 간, 신장, 폐 등 다양한 장기에 특화된 표적치료제 개발에도 기여할 것으로 연구팀은 기대하고 있다.
이러한 성과는 장기칩 내부의 혈액이 혈관 벽을 따라 이동할 때 마찰력과 유사한 전단응력이 발생했기 때문에 가능했다. 덕분에 혈관 표면에 있는 당질층(Glycocalyx)의 구조와 기능이 정확하게 재현됐다. 결국 장기칩은 생체환경을 효과적으로 모사하여 유효한 약물 전달 펩타이드(단백질)를 발견하는 데 성공했다.
공동1저자인 최정원 연구원은 "장기칩 기술이 생체 환경을 밀접하게 모방하여 표적 기능을 가진 약물 전달체를 발견하는 데 강력한 도구로 활용될 수 있음을 보여준다"고 말했다.
또 다른 공동1저자인 김경하 연구원은 "장기칩 기술이 인간의 생체 조직도 정확히 모델링할 가능성이 높음을 입증했다"며 "향후 약물 전달 시스템 연구에 새로운 가능성을 열 것으로 기대된다"고 전했다.
이번 연구는 치매극복연구개발사업과 한국연구재단 우수신진지원사업, 중견연구자지원사업, 대학중점연구소지원사업, UNIST 미래선도형 특성화사업의 지원을 받아 수행됐다. 연구 성과는 국제 학술지 'ACS NANO'에 5월 22일자로 게재됐다.
KPI뉴스 / 최재호 기자 choijh1992@kpinews.kr
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