신약 임상 실패 막을 열쇠…포스텍, 장기 모사 ‘오가노이드 칩’ 기술 집대성

연구 이미지. /포스텍 제공

포항공과대학교(POSTECH)는 기계공학과 윤정빈 연구조교수와 장진아 교수 연구팀이 일본 교토대 류지 요코가와 교수팀과 공동으로 신장·방광 ‘오가노이드 칩(장기 칩)’ 기술의 발전 흐름을 분석한 리뷰 논문을 발표했다고 15일 밝혔다.

신약 개발 과정에서 발생하는 예상치 못한 신장 독성은 임상시험 실패의 주요 원인으로 꼽힌다. 기존 동물 실험이나 평면(2D) 세포 배양 방식으로는 약물의 체내 분포와 배설 등 인체의 실제 반응을 정확히 예측하기 어렵기 때문이다.

공동 연구팀은 이번 논문을 통해 인간 장기의 구조와 기능을 모사해 이 같은 한계를 극복하는 미세생리시스템(MPS)의 발전 과정을 단계별로 정리했다. 

단순 세포 배양 모델에서 시작해 오가노이드 통합 칩, 혈관화 기술, 3차원(3D) 바이오프린팅, 인공지능(AI) 기반 자동화 기술로 확장되는 최신 동향을 폭넓게 다뤘다.

특히 연구팀은 약물 배설과 체내 노출을 결정하는 핵심 장기인 신장과 방광을 통합적으로 평가하는 시스템의 중요성을 강조했다. 장기 칩 데이터를 생리학 기반 약동학 모델이나 디지털 트윈 기술과 결합할 경우, 약물 반응 예측의 정밀도를 대폭 높여 전임상 단계의 신뢰도를 제고하고 동물실험 의존도를 낮출 수 있다고 설명했다.

윤정빈 연구조교수는 “신장·방광 장기 칩 기술의 현주소와 향후 해결해야 할 과제를 보여주는 데 의미가 있다”며 “국제 공동연구를 통해 사람 중심의 전임상 평가 기술이 발전할 방향을 제시했다”고 말했다.

해당 논문은 약물 전달 분야 국제 학술지인 ‘어드밴스드 드럭 딜리버리 리뷰스(Advanced Drug Delivery Reviews)’에 최근 게재됐다.

/단정민기자 [e-mail]