'물고기 인공간'으로 화학물질 유해성 평가한다

인공장기 기반 독성평가기법 개발
환경 위해성 평가 표준화 제시
3차원 세포 맞춤형 지지체 개발
동물 대체 환경 독성 평가기법 확립

제브라피쉬

[아시아경제 황준호 기자] 제프라피쉬의 인공 간이 개발됐다. 제브라피쉬는 유전자의 90%가 인간과 동일해, 새로운 화학물질이나 화장품이 우리 몸이나 환경에 독성이 있는지 평가하는데 활용된 물고기다. 하지만 최근 제브라피쉬가 척추동물로 분류되면서 동물실험의 윤리적 문제에 직면했는데, 인공 간을 활용하면 이같은 문제를 해결할 수 있을 것으로 예상된다.

한국과학기술연구원의 독일 법인인 'KIST 유럽연구소'에 김용준 환경안전성연구단장의 연구팀은 미국 일리노이 대학교의 공현준 교수 연구팀과 제브라피쉬의 간을 모사한 오가노이드를 배양해 동물실험을 대체할 방법을 개발했다고 15일 밝혔다. 연구 성과는 국제 학술지인 환경과학과 기술학회지 최신호에 소개됐다.

제브라피쉬의 인공 간 개발

폴리에틸렌 글리콜을 활용한 지지체의 변화

이번 연구는 실제 동물실험에 활용할 수 있는 제브라피쉬 인공 간을 개발했다는 점에서 의미가 있다. 기존에도 제브라피쉬 오가노이드가 있었지만 동물 실험에 활용하기 위해서는 지표 물질인 고농도의 비텔로제닌을 생성할 수 있는 조직이 필요했다. 연구팀은 제브라피쉬 간 세포를 배양하기 위해 폴리에틸렌 글리콜을 활용해 오가노이드의 뼈대를 제작했다. 그 결과, 제브라피쉬 간 세포들이 스스로 결합하고 조립돼 28일 동안 형상을 유지하는 것을 확인했다.

연구팀은 이런 배양 방식을 통해 6주 이상 장기적 영향을 파악할 수 있는 만성독성 시험용 제브라피쉬의 인공 간 오가노이드를 개발했다. 제브라피쉬를 사용하지 않고도 제브라피쉬를 대상으로 직접 시험한 것과 유사한 결과를 도출할 수 있는 방법을 개발한 것이다.

특히, 연구팀이 개발한 제브라피쉬 간세포의 3차원 생체모사 시스템을 활용하면 내분비 장애 물질이 환경에 미치는 장기적 영향을 단시간에 평가할 수 있다.

다양한 내분비 장애물질이 환경에 미치는 영향 분석 가능

제브라피쉬 간세포 장기배양 및 생리활성을 촉진하기 위한 지지체 구성

공동연구팀을 이끈 김용준 단장은 "글로벌 수준의 동물대체시험법 기반 독성평가 관련 기술을 확보해 국내 기술이전을 위한 기반을 마련하는 것이 단기적인 목표"라며 "앞으로 다양한 내분비 장애 물질이 환경에 미치는 영향을 분석할 수 있는 독성 신호체계를 개발해 환경 독성 분야에 새로운 대체 시험법을 개발하는 데 주력할 예정"이라고 밝혔다.

김준경 KIST 유럽연구소 소장은 "KIST 유럽연구소는 그간 축적된 환경안전성 분야의 연구 경험을 집약해 2018년부터 생태계 내 내분비 장애 물질 독성발현경로 프레임워크 개발 연구에 매진해왔다"며 "독성평가 및 동물대체시험법 분야 자체 보유 역량을 기반으로 국민 체감형 안전 및 보건 기술 개발지원을 위해 노력하겠다"고 말했다.

세포 지지체에 따른 바이오 마커 발현 변화

황준호 기자 rephwang@asiae.co.kr