국내 연구진이 실제 사람의 신장(콩팥) 기능을 대신해 약물독성을 평가할 수 있는 ‘인공신장칩’을 개발하는데 성공했다. 약물독성은 몸속 독소를 거르는 신장을 손상시킬 수 있어 동물실험을 거쳐 평가하지만, 사람과 동물의 신장 기능은 수준이 달라 오류의 위험이 있다는 게 한계로 지적됐다.
분당서울대병원 신장내과 김세중 교수팀은 미국 미시간대 의공학교실 타카야마 교수팀과 함께 인공신장칩을 개발하고, 이를 통한 최초의 약동학 연구결과를 국제학술지 ‘바이오가공기술(Biofabrication)’ 최근호에 실었다고 26일 밝혔다.
인공신장칩은 상판과 하판 사이에 신장세포가 이식된 투과성 막이 있는 구조를 띠고 있다. 연구팀은 칩의 상판 홈에 항생제 ‘겐타마이신’을 같은 양으로 다르게 투여하면서 신장세포의 피해 정도를 평가했다.
연구 결과, 처음에 많은 양의 약물을 주입하고 2시간마다 반으로 줄여나간 ‘고용량 단시간 주입 모델’이 적은 양의 약물을 지속적으로 일정하게 주입한 ‘저용량 장시간 주입 모델’ 보다 신장 세포에 미치는 손상이 훨씬 적었고, 세포 간 결합, 세포 투과성 등 세포 주요기능을 보존하는 측면에서도 더 우월했다.
실제 임상에서는 고용량 단시간 주입 모델이 쓰이지만, 다양한 임상연구 결과들을 종합한 메타분석에서는 두 주입 모델 간 신장독성의 차이가 명확하지 않았다. 인공신장칩을 이용한 이번 연구로 메타분석이 밝혀내지 못하고 고비용 동물실험을 통해 제한적으로 드러났던 결과를 더 정확하고, 효율적으로 밝혔다는 게 연구팀의 설명이다.
김세중 교수는 “이번 연구모델을 이용하면 다양한 약물의 투여법에 따른 신장 독성 차이를 실제 생체에 가까운 환경에서 다양한 방법으로 검증할 수 있다”며 “고비용 임상시험의 결과를 미리 예측하는 등 신약개발 분야는 물론, 기존 약물의 부작용을 최소화할 수 있는 투여법 등의 연구에도 새로운 전기가 마련된 것”이라고 말했다.
