김은미 박사가 폐 오가노이드를 현미경으로 살펴보고 있다.[안전성평가연구소 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내 연구진이 동물실험을 대체할 수 있는 폐 오가노이드(인공장기)모델을 개발했다.

안전성평가연구소는 예측독성연구본부 김은미 박사 연구팀이 호흡기 감염병 기저질환의 화학물질 독성평가를 가능케 할 오가노이드 모델을 개발했다고 19일 밝혔다.

연구팀은 충남대학교 김기광 교수 연구팀과 함께 폐 오가노이드를 활용한 호흡기 감염병 기저질환 모사 모델을 구현한 뒤 호흡기 질환과 상관성 규명 연구가 진행되고 있는 구아디닌 계열의 화학물질인 ’PHMG-p’에 대해 스트레스 과립 형성 여부를 확인했다.

스트레스 과립은 세포가 다양한 스트레스 상황에서 세포 생존을 위한 방어 기작의 하나로 생성하게 되는데 스트레스가 제거되면 스트레스 과립은 없어지게 되지만 지속적인 스트레스 상황에서는 세포 사멸로 이어지게 된다.

연구팀은 호흡기세포 융합 바이러스를 노출 시킨 기저질환 모사 모델인 인간 폐 오가노이드와 인간 기관지 상피세포(BEAS-2B)에 PHMG-p를 각각 처리, 두 연구 모델에서 스트레스 과립이 모두 증가하는 것을 확인했다.

특히 인간 폐 오가노이드에서 단백질 인산화효소가 활성화 됐고, 이를 통해 세포 내 단백질이 합성되는 과정에서 결정적인 역할을 하는 elF2ɑ의 인산화가 증가됨에 따라 단백질 합성을 방지해 스트레스 과립이 증가됨을 확인했다.

현미경으로 확대된 폐 오가노이드.[안전성평가연구소 제공]

이번 연구 결과는 호흡기 감염 기저질환이 유도된 폐 오가노이드에서 PHMG-p 노출이 스트레스 과립을 증가시킴으로서 세포 손상을 야기한다는 것을 확인함으로서 호흡기 감염병과 PHMG-p의 상관성을 파악할 수 있다.

김은미 박사는 “환경 유해 인자 및 유해화학물질에 대한 독성평가는 물론, 호흡기 감염병 등 기저질환자의 인체 유해성 기전 연구와 다양한 호흡기 질환 치료제 개발용 모델에 활용될 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

이번 연구결과는 국제학술지 ‘생태독성학과 환경안전’ 1월호에 게재됐다.