분당서울대병원 비뇨의학과 이상철 교수와 카이스트 기계공학과 전성윤 교수가 체내 항암제 전달 과정을 구현할 수 있는 3차원 생체칩 개발에 성공했다.
암·혈관세포 배양 시기 및 위치 조절이 가능해 환자별 최적의 항암제 효능을 평가할 수 있을 것으로 기대된다.
'생체칩'은 투명한 실리콘 재질로 만든 USB 크기의 작은 실험 공간이다. 세포외기질, 세포 등을 칩 내부에 배양해 실제 인체조직과 유사한 형태와 기능을 갖도록 한다.
그동안 항암제 효능평가를 위해 2차원 생체칩이 이용되고 있었으나 혈관세포 고려없이 암세포만 배양했고, 샘플 회수를 위해 칩을 파괴해야 하는 등 결과 분석에 어려움이 있었다.
이에 연구팀은 암세포와 혈관세포를 3차원으로 공동 배양할 수 있는 상부개방형 생체칩을 개발했다.
이 시스템은 혈관세포로 뒤덮인 생체칩을 이용해 약물과 영양소가 혈관을 통해 전달되는 과정을 관찰할 수 있어 체내에서 항암제가 전달되는 과정을 제대로 재현해냈다.
암과 혈관세포 배양 시작 시기와 배양 위치 조절도 가능하고 샘플회수와 분석이 편리한 장점을 가졌다.
연구팀은 이를 활용해 항암제 내성을 가진 암세포와 기존 암세포에 대한 항암제 효능을 분석했고, 그 결과 혈관이 항암제를 전달하는 첫 매개체로 효능을 악화시킨다는 것을 발견했다.
그동안 혈관세포는 항암제 효능을 낮추는 요인으로 주목받지 못했지만 새로운 생체칩을 이용해 항암제가 혈관을 통해 암세포로 전달되는 과정을 분석했다.
그 결과, 혈관세포가 암 조직에 도달해야 하는 항암제 양을 감소시키고, 특히 항암제 내성을 가진 암조직에서는 혈관세포가 더욱 항암제 효능을 떨어뜨리는 것으로 확인했다.
이상철 교수는 “혈관이 포함된 3차원 생체칩은 암종별 항암제 효능을 더욱 정밀하게 평가할 수 있어 맞춤형 치료전략 수립에 적극 활용할 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.
전성윤 교수는 “이번 연구는 암세포와 혈관을 함께 배양해 약물 전달 과정을 관찰하고 약물 효능을 평가할 수 있는 플랫폼을 개발했다는데 의의가 있다”고 말했다.
한편, 이번 연구는 SCI 저널인 ‘Biofabrication’에 게재됐다.
문수연 기자 (
