3차원 고속분석으로 신약탐색 빨라진다

[이데일리 이연호 기자] 고속 약물 스크리닝을 위한 새로운 형태의 3차원 세포배양 플랫폼이 개발돼 신약후보물질 발굴 연구가 한층 탄력을 받을 것으로 기대된다.

젤 유닛에 투입되는 시료와 물질교류를 위한 주변 세포배양. 그래픽=한국기초과학지원연구원.

한국기초과학지원연구원(KBSI)은 바이오융합분석본부 생의학오믹스연구부 김정아(UST 생물분석과학전공 교수) 박사팀이 고려대 정석 교수팀과 공동연구를 통해 세포활성 및 약물 스크리닝을 위한 분석장비에 적용할 수 있는 3차원 세포배양 플랫폼 개발에 성공했다고 31일 밝혔다.

약물 스크리닝은 신약 개발 전체 과정 중에서 신약 후보물질이 될 수 있는 합성 화합물 또는 천연물 등에 대해 약리 활성 및 독성을 평가하는 과정이다.

연구팀은 세포배양실험 및 분석에 흔히 사용되는 웰플레이트붙임에 접합할 수 있는 젤(Gel) 유닛(Unit)을 개발함으로써 세포배양시료를 균일한 두께로 정확하게 웰플레이트에 주입할 수 있게 해 3차원으로 배양된 고품질의 세포 시료를 만들 수 있게 했다.

젤 유닛은 또한 3차원 미세 패턴 구조를 지녀 세포배양시료가 형태를 유지하면서도 주변부에 다른 세포를 배양하며 물질교환을 할 수 있는 오픈형태를 갖는 것이 특징이다.

연구진은 개발한 웰플레이트에 치매유발물질(베타아밀로드 전구물질)이 과발현된 신경세포를 3차원적으로 배양한 후 다양한 생화학적 실험법 및 약물테스트 실험을 적용해 봄으로써 이 플랫폼이 약물탐색에 활용될 수 있음을 실험적으로 검증했다.

기존에 개발된 3차원 세포 배양 장치들은 형태나 구조상 첨단 고속 자동화 스크리닝 장비(HCS)를 이용하기 어려워 3차원 세포 배양법이 신약탐색과 발굴에 더 유리함에도 불구하고 활용에 제약이 있었다.

이번에 개발된 장치는 이런 고속 스크리닝 장비에 호환 가능한 형태를 갖췄을 뿐만 아니라 이종 세포와의 혼합배양에도 유리해 세포간의 상호작용에 관한 메커니즘을 밝히는 기초응용 연구에도 다양하게 활용될 것으로 전망된다. 연구성과는 국제 학술지 ‘랩온어칩’ (Lab on a Chip)지에 지난 20일 온라인 게재됐다.

김정아 KBSI 박사는 “이번 연구 결과는 3차원 세포배양 플랫폼이 약물 스크리닝을 위한 분석 도구로 적극 활용될 수 있는 계기가 될 것”이라며 “이 플랫폼을 이용한 기초연구를 넘어 대량 생산할 수 있는 기술 개발도 함께 수행할 예정”이라고 말했다.