서울과학기술대학교 환경공학과 강지윤 박사과정(지도교수: 김기태)이 수행한 “Modular Liver-on-a-Chip Platform for Accelerating Toxicological Applications: A Case Study of Triphenyl Phosphate Hepatotoxicity” 논문이 환경분야 최상위저널인 Environmental Science & Technology (Impact Factor 12.2) 최신호에 게재되었다.

( https://doi.org/10.1021/acs.est.6c03280)

최근 화학물질 안전성 평가에서는 동물 사용을 줄이고 사람에게 더 가까운 결과를 얻기 위한 신규접근방법론(NAMs) 기반 대체시험법의 중요성이 커지고 있다. 장기모사칩은 사람 유래 세포를 실제 인체와 유사한 미세환경에서 배양해 장기 기능을 재현하는 기술로, 차세대 독성평가법 개발에 활용될 수 있다. 그러나 기존 장기모사칩은 화학물질 독성평가에 필요한 반복성, 노출 조건의 재현성, 분석 편의성을 충분히 갖추지 못해 독성평가에 폭넓게 적용하는 데 한계가 있었다.

연구팀은 국내 장기모사칩 기업 ㈜바이오스페로와의 공동연구를 통해, 화학물질 독성평가를 위한 모듈형 간모사칩 (Liver-on-a-chip) 플랫폼을 개발했다. 이 시스템은 복잡한 튜브 연결 없이 최대 12개 채널을 동시에 운영하며, 재순환 미세유체 환경에서 사람 간세포를 배양할 수 있게 함으로써 여러 생물학적 반복 조건을 비교하면서도 실제 인체와 유사한 지속적 흐름 환경을 구현했다.

난연제 등에 사용되는 트리페닐 포스페이트(triphenyl phosphate, TPhP)를 모델 화학물질로 활용해 플랫폼의 간독성 평가 적용성을 검토한 결과, 칩에서 배양한 간세포는 일반 배양 접시보다 화학물질을 처리하는 간의 대사 기능을 더 잘 유지했으며, TPhP 노출에 따른 간세포 손상 반응도 더 낮은 농도에서 관찰할 수 있음을 밝혔다.

이번 연구는 독성평가에서 요구되는 재순환 흐름의 재현성, 충분한 배지 용량, 반복적 시료 채취와 생물학적 반복을 고려한 모듈형 간 장기모사칩 플랫폼을 제시했다. 이를 통해 정적 세포배양보다 간세포 기능과 TPhP 독성 반응을 더 민감하게 관찰할 수 있음을 보였으며, 궁극적으로는 장기모사칩 기술이 독성평가에 요구되는 실질적 조건을 갖춘 평가 도구로 발전하는 데 중요한 기술적 진보를 제시했다.

강지윤 학생은 2018년 환경공학과에 입학해 현재 박사과정 3년 차로, 김기태 교수의 지도 아래 ‘장기모사칩을 활용한 환경독성 연구’를 주제로 신규 독성평가법 개발 연구를 수행하고 있다.