“인간 뇌 닮은 혈관-뇌 장벽 칩” 개발…개인맞춤형 뇌종양 치료제 나올까

[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내 연구진이 뇌질환 치료제의 정확한 효능 검증을 위해 인간 뇌를 모사한 체외 플랫폼을 개발했다.

한국연구재단은 한국과학기술연구원(KIST) 김홍남, 최낙원 박사와 서울대학교 이강원 교수 공동연구팀이 혈관-뇌 장벽을 모사한 체외 플랫폼을 개발했다고 1일 밝혔다.

뇌로 이물질이 침입하는 것을 막는 혈관-뇌 장벽은 뇌 기능에 필수적인 물질만 출입을 허용하기에 뇌질환 치료제의 투과도 까다롭다.

때문에 치료제 후보물질들의 혈관-뇌 장벽 투과능 및 치료 효과를 검증하기 위해 혈관-뇌 장벽 등을 모사한 플랫폼이 필요한 상황이었다.

연구팀은 혈관-뇌 장벽을 구성하는 3종 세포(뇌혈관 세포, 성상교세포, 혈관주위세포)를 하이드로겔 기반으로 공배양해 실제와 유사한 혈관-뇌 장벽을 칩 상에 구현했다. 여기에 3차원 형태의 뇌 암세포를 함께 배양해 실제와 유사한 암 미세환경이 모사된 뇌종양 모델을 제작했다.

이를 통해 이들 3종 세포가 존재할 경우 뇌 암세포가 주변 조직으로 침윤하는 특성과 항암제에 대한 약물 저항성이 커진다는 사실을 확인했다.

또 혈관-뇌 장벽을 개방시키는 약물, 진토닌과 만니톨을 이용해 일시적으로 혈관-뇌 장벽을 개방시켰을 때, 혈관-뇌 장벽 비투과성 항암제의 전달 효과가 증대되는 것을 통해 이 모델을 검증했다.

김홍남 박사는 “사람과 상이한 약물반응을 보일 수 있는 동물모델이나 실제 암 미세환경을 모사하기 어려운 암세포 단독 세포배양 모델보다 높은 신뢰도로 약물의 반응결과를 얻을 수 있을 것”이라며 “환자 유래의 세포를 이용하여 환자 개인별로 약물 반응을 예측하고 약물 조합군을 찾아내는 개인맞춤의학에도 응용될 수 있을 것”이라고 내다봤다.

연구팀은 이번 연구에서 뇌 암 세포주를 이용했지만 추후 정상인 및 환자에서 확보한 세포를 이용해 장기 맞춤형 특징을 모사한 모델로도 이용할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단의 지원으로 수행된 이번 연구성과는 능성 재료 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈’ 11월 5일 온라인 게재됐다.