분당서울대병원 '다중장기 3D생체모사 조직칩 상용 개발' 총괄 연구기관 선정

분당서울대병원이 '다중장기(장·간·신장) 3D생체모사 조직칩 상용제품 기술개발' 과제 총괄 연구기관으로 선정됐다.

해당 사업은 산업통상자원부, 과학기술정보통신부가 공동 추진하는 2020년도 3D 생체조직칩 기반 신약개발플랫폼 구축사업 중 하나로 분당서울대병원 신장내과 김세중 교수가 과제책임을 맡아 향후 4년간 90억 원 규모의 연구를 위한 사업단을 이끌 예정이다.

신약개발에는 막대한 비용과 시간이 투입되지만 그에 비해 성공할 확률은 매우 희박한 분야다. 실제로 여러 신약후보 물질 중 개발에 성공해서 허가받을 확률은 0.01~0.02% 정도로 알려져 있다.

보통 신약개발을 위해서는 임상시험 전에 동물실험과 세포배양모델과 같은 전임상시험을 거쳐야 하는데, 동물실험은 동물 윤리적인 문제뿐만 아니라 인체에 그대로 반영하기에는 그 정확도가 떨어진다는 문제가 존재한다. 또한 세포배양모델 역시 인체 조직 내 생리적 특성을 제대로 반영하지 못하는 경우가 많다.

때문에 실제 조직과 장기를 대상으로 한 보다 정밀하고 새로운 모델에 대한 필요성이 제기돼 왔고, 그 중 동물실험을 대체하고 임상시험의 예측성을 향상시킬 수 있는 3D생체모사 조직칩 기술 개발에 대한 관심도가 높아지고 있다.

3D생체모사 조직칩은 생체조직의 미세 환경을 마이크론(μm·100만분의 1m) 크기의 정밀 구조물로 구현, 칩에서 세포를 배양해 생리적 유사성이 우수한 인공 장기 모델을 만드는 기술이다. 미국, 유럽 등 해외에서는 이를 기반으로 하는 제품들이 이미 출시되었고 제약회사와의 협업을 통해 신약개발에 활용되고 있는 상황이다.

이러한 체외진단 의료기기 시장의 규모는 연평균 6~7% 성장률로 계속해 증가하고 있지만, 아직까지 국내에서는 개별 장기를 타겟으로 하는 조직칩 위주로 개발되고 있었다.

이에 분당서울대병원은 총 13개 참여기관과 협력해 다중장기 조직칩 상용제품 개발 계획을 수립했다. 다중장기는 장, 간, 신장을 하나의 칩 위에 동시에 올리는 것으로 장기 사이의 상호작용을 함께 볼 수 있어 좀 더 많은 정보를 확인하고 임상자료를 예측할 수 있다는 장점이 있다.

연구진은 연구약물이 흡수, 분포, 대사, 배설 되는 모든 과정을 다중장기 조직칩에 구현시키고 여기에 질환모델 모듈을 추가해 약물 독성 및 유효성을 함께 평가할 수 있는 시스템을 개발할 예정이다. 아울러 이러한 성과가 동물대체시험법으로 승인될 수 있도록 정부 유관기관과의 협의를 이어나갈 전망이다.

연구 책임을 맡은 김세중 교수는 "이번 과제는 생체조직 분석을 위한 첨단장비 상용화 기술을 확보할 뿐만 아니라 체외진단 기기의 국산화를 가능하게 할 것"이라며 "국제적 공인 수준의 세포 표준화 및 다중장기 조직칩 신약플랫폼 개발을 통해 임상 유의성과 안정성을 확보하고 글로벌 시장 진출 기회도 모색할 것"이라고 전했다.

이어 김 교수는 "대용량 약물 스크리닝 플랫폼은 신약개발 성공률을 향상시킬 수 있는 원동력이 될 수 있다"며 "기존 시스템으로는 연구하기 어려웠던 질병의 기전이라든지 신약 효능연구를 위한 기반을 마련해 동물실험이 야기하는 윤리적 문제 등 사회적 이슈도 줄일 수 있게 될 것"이라고 덧붙였다.

한편, 사업단에는 분당서울대병원을 포함해 가톨릭대학교, 고려대학교, 성균관대학교, 아주대학교, 오송첨단의료산업진흥재단, 우정바이오, 바이오스페로, 휴온스, 다인바이오, 한림대학교, 한양대학교, 홍익대학교 등에서 참여할 예정이다.
장종호 기자 [e-mail]

김세중 교수