국내 연구진이 아토피 피부염 환자의 병변 환경을 실험실에서 구현할 수 있는 ‘차세대 3차원 인공 피부 모델’을 개발했다.
김락균 연세대학교 의과대학 의생명과학부 교수 연구팀은 박경민 인천대학교 교수, 최정민 고려대학교 교수팀과 공동으로 아토피 피부염의 병변 미세환경을 실제 피부와 유사하게 재현한 3차원 인공 피부 모델을 구축했다고 19일 밝혔다.
기존 아토피 피부염 연구는 주로 2차원 세포 배양이나 동물 실험에 의존해 왔다. 그러나 이러한 방식은 구조세포와 면역세포의 상호작용, 저산소 상태 등 실제 환자 피부에서 나타나는 복잡한 병태생리를 충분히 반영하지 못해 약물 반응을 정확히 예측하는 데 한계가 있었다. 특히 아토피의 대표 증상인 가려움은 피부 구조세포, 면역 반응, 감각 신경이 복합적으로 작용해 발생하지만 이를 통합적으로 분석할 수 있는 실험 플랫폼은 부족한 실정이었다.
연구팀은 단일세포 RNA 시퀀싱 분석을 통해 가려움 유발 인자를 과발현하는 특정 섬유아세포 아형(COL6A5⁺)을 규명했다. 이 세포는 감각 신경과 상호작용하며 만성 가려움을 유발할 가능성을 보였다.
이어 젤라틴 기반 하이드로젤을 활용해 해당 세포가 생존할 수 있는 3차원 구조체를 제작하고, 산소 확산을 정밀 제어해 실제 병변과 유사한 저산소 환경을 구현했다. 여기에 아토피 피부염의 핵심 면역 자극 인자를 적용해 염증과 저산소 상태가 결합된 질환 미세환경을 재현했다.
연구 결과, 저산소 환경에 노출된 세포는 가려움 관련 인자를 급격히 분비했고, 함께 배양된 감각 신경세포를 활성화하는 과정이 실시간으로 확인됐다. 이는 아토피 가려움증이 피부 구조, 면역체계, 신경계의 복합적 상호작용으로 발생한다는 점을 실험적으로 입증한 것이다.
이번 연구는 환자의 유전체 빅데이터를 기반으로 실험 모델을 설계해 임상과 실험실 간 격차를 크게 줄였다는 점에서 의미가 있다. 동물 실험 의존도를 낮추면서도 인간 질환의 특성을 정밀하게 반영할 수 있어 향후 신약 후보 물질의 효능 평가와 환자 맞춤형 정밀의료 기술 개발에 활용될 전망이다.
김락균 교수는 “환자별 맞춤형 치료 전략 수립에 활용될 수 있어 임상 현장의 치료 패러다임을 바꿀 수 있는 기술적 토대가 될 것으로 기대한다”며 “앞으로 아토피뿐 아니라 만성 염증성 피부질환 전반의 치료 전략 수립에 적용할 수 있도록 연구를 이어가겠다”고 밝혔다.
