3D 간-혈관-면역세포 공동배양으로 독성 평가 성공

- KIT, 차세대 바이오의약품 안전성 평가 플랫폼 제시 -

□ 차세대 바이오의약품 개발 과정에서 면역체계 이상반응으로 인한 간독성 위험을 발견하는 기반이 마련되었다. 이는 향후 독성 실험에서 동물실험 의존도를 낮추고, 인체 적용 가능성을 높인 새로운 실험실 플랫폼으로써 주목된다.

□ 국가독성과학연구소(소장 허정두) 글로벌의약바이오연구단 이유빈 박사 연구팀은 ‘3차원(3D) 간-혈관-면역세포 공동배양 모델’을 구축하여, 차세대 바이오의약품의 면역매개 간독성 위험을 정량적으로 평가할 수 있는 연구 결과를 발표했다.

□ 이번 연구는 감염병, 의약품 등 외부 요인에 의한 면역체계 이상 반응과 그로 인한 간 손상을 재현하고, 이를 통해 약물의 위험성을 예측하는 새로운 안전성 평가 플랫폼을 제시했다는 특징이 있다.

□ 특히, 기존의 인체 면역체계를 온전히 반영하지 못하는 동물실험이나, 3차원의 간 조직 형태 및 기능성 구현에 제약을 갖는 단순 2D 세포배양 모델로는 파악하기 어려웠던 복잡한 간 내 면역 시스템을 체외에서 일정 수준으로 구현함으로써, 면역독성 기반 신약 개발 평가 체계 확립에 중요한 전기를 마련한 것으로 평가된다.

□ 본 모델은 기존 2D 단층배양과 달리, ▲간-혈관-면역세포의 직접적 상호작용 ▲염증 및 대사 억제의 동시 관찰 ▲치료제 반응성 검증 등 종합적인 연구 결과를 제시한다는 점에서 차별성을 갖는다.

□ 이는 향후 차세대 바이오의약품의 독성 평가와 더불어, 환경 및 복합 스트레스 인자의 인체 간 독성 위험 평가에도 확장 가능성이 높다.

□ 연구 내용은 다음과 같다. 먼저 연구진은 간세포, 혈관내피세포, 말초혈액단핵세포를 젤라틴 기반 3D 하이드로젤에 공동배양하여, 실제 간의 면역·혈관 환경을 모사한 모델을 개발했다.

□ 해당 모델에 염증 유도제를 처리한 결과, ▲체내 염증 발달 물질의 급격한 분비 ▲약물대사 효소 억제 등 체내 대사 중에 나타나는 간 기능 이상을 재현할 수 있었다.

□ 나아가, 연구진은 면역억제제 처리를 통해 간독성 반응이 완화되는 회복 가능성을 확인함으로써, 해당 연구모델이 실제 약물 치료 효과를 확인할 수 있는 인체 면역 모사 모델임을 입증했다.

□ 이유빈 박사는 “이번 연구는 기존의 단순 다세포 배양을 넘어, 3D 프린팅·하이드로젤 기술과 면역세포 역학을 접목한 사례로서, 국제적으로도 드문 시도”라며, “향후 실험 모델을 간에서 신장·폐 등 다른 장기까지 확장하고, 국제 규격화·자동화를 추진하여 독성에 대한 대량 스크리닝 플랫폼으로 발전시킬 계획”이라고 밝혔다.

□ 한편, 해당 연구는 기관고유사업인 ‘감염병 대응 첨단바이오의약품 안전성평가 원천기술 개발’ 과제를 수행한 결과로, Chemical Engineering Journal에 올해 9월 게재되었다.

＊논문명 : 3D Liver Model for Assessing Immune-Mediated Hepatotoxicity from Biopharmaceutical Risks

제 1저자: 견미랑(국가독성과학연구소), 박두현(국가독성과학연구소)

교신저자: 이유빈(국가독성과학연구소), 박대의(국가독성과학연구소), 문경식(국가독성과학연구소)

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