[대전=뉴스프리존] 이기종 기자= 한국표준과학연구원(KRISS, 원장 이호성)이 나노물질이 인체에 미치는 독성을 정확하게 평가할 수 있는 오가노이드 배양법을 최초로 개발했다고 4일 밝혔다.
이번 한국표준과학연구원 바이오의료측정본부 나노바이오측정그룹의 나노물질 인체 독성과 관련한 ‘인공장기’ 오가노이드로 검증은 나노기술 분야 저명학술지 나노레터스(Nano Letters)에 1월 게재돼 공개됐다.
해당 국제학술지에 게재된 논문명은 "Novel Organoid Culture System for Improved Safety Assessment of Nanomaterials"이다.
오가노이드는 인체 줄기세포를 시험관에서 키워 만드는 장기 유사체로 인체 모사도가 높아 동물실험을 대체할 차세대 독성평가 수단으로 주목받고 있지만 배양법의 한계로 표준화가 어렵다는 단점이 있다.
실례로 기존의 오가노이드 배양법은 3차원 구조 형성을 위해 세포외기질에 세포를 내장시켜 돔 형태로 굳힌 뒤 배양액을 첨가하는 배양하는 방식이어서 형성된 세포외기질 돔의 중간과 가장자리 두께가 달라 산소 공급의 불균형이 생기므로 오가노이드가 균일한 크기로 자라지 않고 돔 안에서 비누방울처럼 뭉쳐져 분할이 힘들고 나노물질이 돔 안으로 통과하지 못해 오가노이드에 미치는 영향을 정확하게 확인할 수 없다는 점 등의 제한점이 있다.
이번 연구팀은 이러한 연구적 필요성에 따라 나노물질이 인체에 미치는 독성을 정확하게 평가할 수 있는 오가노이드 배양법을 최초로 개발했다.
연구과정을 보면 이번에 개발한 오가노이드 배양법은 배양액 자체에 세포외기질을 섞어 오가노이드를 부유 배양하는 방식을 개발했다.
이 과정에서 오가노이드를 기존 방식으로 3일간 초기 배양해 세포외기질 돔을 제거한 후 세포외기질을 5% 농도로 섞은 배양액에 부유 배양해 나노물질의 독성을 확인했다.
이어 간 독성물질인 산화아연 나노입자(ZnO NPs)와 독성이 없는 금나노입자(AuNPs)를 처리해 비교한 결과 기존 배양법과 달리 각 물질의 독성 여부가 관찰됐다.
이 연구결과에 의하면 해당 방식은 오가노이드를 비교적 균일한 크기로 만들어낼 수 있고 동일한 개수로 분할하기도 용이해 실용화에 적합할 것으로 분석했다.
특히 현재 산업 현장에서 사용되는 2차원 세포모델과 동일한 수준의 나노물질 투과도를 갖췄고 오가노이드 내 나노물질의 침투 여부를 확인할 수 있는 배양법을 개발한 것은 이번이 세계 최초다.
이와 관련해 KRISS 백아름 선임연구원은 “이번 성과를 바탕으로 오가노이드를 활용한 나노물질 및 나노의약품 안전성 표준 평가절차를 확립해 국내 나노산업 발전에 기여할 것”이라고 설명했다.
이어 KRISS 이태걸 나노안전성기술지원센터장은 “식약처와 미 FDA에서 동물대체시험법의 필요성이 날로 커지는 시점에 병원과의 융합협력연구를 통해 세계 최초로 오가노이드 기반의 정확한 나노물질 안전성 평가기술을 개발하게 되어 뜻깊다”고 말했다.
이 연구는 차의과대학교의 협력으로 진행됐고 과학기술정보통신부 나노안전성기술지원센터사업과 과학난제도전융합연구개발사업, 산업통상자원부 3D생체조직칩기반 신약개발플랫폼 구축기술개발사업, KRISS 기본사업의 지원을 받았다.