국가독성과학연구소(KIT)가 차세대 바이오의약품 개발 과정에서 면역체계 이상반응으로 인한 간독성 위험을 발견하는 기반을 마련했다.
KIT 글로벌의약바이오연구단 이유빈 박사팀은 ‘3차원 간-혈관-면역세포 공동배양 모델’을 구축해 차세대 바이오의약품의 면역매개 간독성 위험을 정량적으로 평가할 수 있는 연구결과를 발표했다.
이는 향후 독성 실험에서 동물실험 의존도를 낮추고, 인체 적용 가능성을 높인 새로운 실험실 플랫폼으로 기대된다.
연구팀은 감염병, 의약품 등 외부 요인에 의한 면역체계 이상 반응과 그로 인한 간 손상을 재현하고, 이를 통해 약물의 위험성을 예측하는 새로운 안전성 평가 플랫폼을 제시했다.
특히 기존 인체 면역체계를 온전히 반영하지 못하는 동물실험이나, 3차원의 간 조직 형태 및 기능성 구현에 제약을 갖는 단순 2D 세포배양 모델로는 파악하기 어려웠던 복잡한 간 내부 면역 시스템을 체외에서 일정 수준으로 구현, 면역독성 기반 신약개발 평가체계 확립에 중요한 전기를 마련했다.
연구팀은 간세포, 혈관내피세포, 말초혈액단핵세포를 젤라틴 기반 3D 하이드로젤에 공동배양하여, 실제 간의 면역·혈관 환경을 모사한 모델을 개발했다.
여기에 염증 유도제를 처리한 결과 체내 염증 발달 물질의 급격한 분비와 약물대사 효소 억제 등 체내 대사 중에 나타나는 간 기능 이상을 재현했다.
아울러 면역억제제 처리를 통해 간독성 반응이 완화되는 회복 가능성을 확인함으로써 해당 연구모델이 실제 약물치료 효과를 확인할 수 있는 인체 면역 모사 모델임을 입증했다.
연구팀이 개발한 모델은 기존 2D 단층배양과 달리 간-혈관-면역세포의 직접적 상호작용과 염증 및 대사 억제, 치료제 반응성 검증 등을 동시 관찰할 수 있다.
이는 향후 차세대 바이오의약품의 독성평가와 더불어, 환경 및 복합 스트레스 인자의 인체 간 독성 위험 평가에도 확장 가능성이 높다.
이 박사는 “이번 연구는 기존의 단순 다세포 배양을 넘어, 3D 프린팅·하이드로젤 기술과 면역세포 역학을 접목한 사례로, 국제적으로도 드문 시도”라며 “향후 실험 모델을 간에서 신장·폐 등 다른 장기까지 확장하고, 국제 규격화·자동화를 추진하여 독성에 대한 대량 스크리닝 플랫폼으로 발전시킬 계획”이라고 밝혔다.
한편, 이번 연구성과는 지난달 국제학술지 ‘Chemical Engineering Journal’에 게재됐다.
(논문명 : 3D Liver Model for Assessing Immune-Mediated Hepatotoxicity from Biopharmaceutical Risks/ 제1저자: 견미랑(국가독성과학연구소), 박두현(국가독성과학연구소) , 교신저자: 이유빈(국가독성과학연구소), 박대의(국가독성과학연구소), 문경식(국가독성과학연구소))
