KIT, 가습기 살균제 활용한 ‘3D 폐 오가노이드’ 폐독성 연구모델 가능성 검증
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KIT, 가습기 살균제 활용한 ‘3D 폐 오가노이드’ 폐독성 연구모델 가능성 검증
  • 이기종 기자
  • 승인 2022.01.19 10:48
  • 댓글 0
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기저질환에서의 유해화학물질에 대한 인체 폐 독성 야기 기전을 3D 폐 오가노이드(미니장기) 모델을 통해 규명한 안전성평가연구소(KIT) 연구팀 등 국내 연구는 국제학술지 생태독성학과 환경안전(Ecotoxicology and Environmental Safety)에 2022년 1월에 게재됐다.(자료=생태독성학과 환경안전·KIT)
기저질환에서의 유해화학물질에 대한 인체 폐 독성 야기 기전을 3D 폐 오가노이드(미니장기) 모델을 통해 규명한 안전성평가연구소(KIT) 연구팀 등 국내 연구는 국제학술지 생태독성학과 환경안전(Ecotoxicology and Environmental Safety)에 2022년 1월에 게재됐다.(자료=생태독성학과 환경안전·KIT)

[대전=뉴스프리존] 이기종 기자= 안전성평가연구소(KIT)는 예측독성연구본부 김은미 박사팀이 충남대학교 김기광 교수팀과 공동으로 다양한 스트레스 상황에 놓인 세포에서 ‘스트레스 과립’이라는 세포 내 응집체(RNA와 RNA 결합 단백질)가 가역적으로 형성된다는 원리를 바탕으로 기저질환에서의 유해화학물질에 대한 인체 폐 독성 야기 기전을 3D 폐 오가노이드(미니장기) 모델을 통해 규명했다고 19일 밝혔다.

최근 동물실험에 대한 규제가 강화됨에 따라 실험동물 대체 모델과 신약 및 화학물질에 대한 인체 독성 예측을 목표로 다양한 첨단 대체독성 평가기술을 개발하고 있다.

이에 따라 인간 줄기세포 유래 폐 오가노이드(인공장기)를 활용한 호흡기 감염병 기저질환 모사 모델의 화학물질 독성 평가를 통해 동물모델을 대체하는 독성 연구가 필요한 시점이다.  

이번 연구팀은 이러한 필요성에 따라 폐 오가노이드를 활용한 호흡기 감염병 기저질환 모사 모델을 구현한 뒤 호흡기 질환과 상관성 규명 연구가 진행되고 있는 ‘구아디닌 계열의 화학물질인 폴리헥사메틸렌구아디닌(PHMG-p)’에 대해 스트레스 과립 형성 여부를 연구했다.

스트레스 과립은 세포가 다양한 스트레스 상황에서 세포 생존을 위한 방어 기작의 하나로 생성하게 되는데 스트레스가 제거되면 스트레스 과립은 없어지게 되지만 지속적인 스트레스 상황에서는 세포 사멸로 이어지게 된다.

연구과정을 보면 호흡기세포 융합 바이러스를 노출시킨 기저질환 모사 모델인 인간 폐 오가노이드와 인간 기관지 상피세포(BEAS-2B)에 가습기살균제 성분 일종인 폴리헥사메틸렌구아디닌(PHMG-p)을 각각 처리했으며 두 연구 모델에서 스트레스 과립이 모두 증가하는 것을 확인했다.

이 과정에서 인간 폐 오가노이드에서 단백질 인산화효소 R(PKR)이 활성화됐고 이를 통해 세포 내 단백질이 합성되는 과정에서 결정적인 역할을 하는 elF2ɑ의 인산화가 증가됨에 따라 단백질 합성을 방지해 스트레스 과립이 증가됨을 관찰했다.

또 인간 폐 오가노이드에서 PHMG-p의 노출로 DNA 손상 마커(γ-H2AX)와 섬유화 관련 마커(ɑ-SMA)가 유의하게 증가하는 것을 확인했다.

이 연구결과에 의하면 호흡기 감염 기저질환이 유도된 폐 오가노이드에서 PHMG-p 노출이 스트레스 과립을 증가시켜 세포 손상을 야기한다는 것을 확인함으로서 호흡기 감염병과 PHMG-p의 상관성을 파악했다. 

이로써 기저질환자의 유해화학물질에 대한 독성평가 모델로 폐독성 마커로의 활용 가능성을 제시했다.

KIT 예측독성연구본부 김은미 박사는 “해당 연구 결과로 환경 유해 인자 및 유해화학물질에 대한 독성평가는 물론, 호흡기 감염병 등 기저질환자의 인체 유해성 기전 연구와 다양한 호흡기 질환 치료제 개발용 모델에 활용될 수 있을 것으로 기대된다” 고 말했다.

이 연구는 환경부 생활공감 환경보건기술개발사업의 ‘CT 영상 기술 기반 환경성 폐 질환 평가를 위한 줄기세포 유래 3D 폐 오가노이드(미니장기) 모델 개발’ 과제 등의 연구 결과로 국제학술지 생태독성학과 환경안전(Ecotoxicology and Environmental Safety)에 2022년 1월에 게재됐다.

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