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[IT뉴스]KAIST, ‘미세유체칩’ 개발…“약물 부작용 사전 예측”

온카뱅크관리자

2026-01-05 08:17:33

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> - 급성 신부전을 미세유체칩 위에서 구현 - 차세대 약물 안전성 평가 기술로 주목 
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 <img alt="김재상 KAIST 박사가 ‘미세유체시스템’ 관련 실험을 수행하고 있다. 오른쪽 상단은 전성윤 KAIST 교수.[KAIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202601/05/ned/20260105081008235rtof.jpg" data-org-width="1200" dmcf-mid="6naJZzWItE" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202601/05/ned/20260105081008235rtof.jpg" width="658">
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 김재상 KAIST 박사가 ‘미세유체시스템’ 관련 실험을 수행하고 있다. 오른쪽 상단은 전성윤 KAIST 교수.[KAIST 제공]
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 [헤럴드경제=구본혁 기자] 횡문근융해증은 약물 복용 등으로 근육이 손상되면서, 신장 기능 저하와 급성 신부전으로 이어질 수 있는 질환이다. 그러나 근육과 신장이 인체 내에서 어떻게 서로 영향을 주며 동시에 손상되는지를 직접 관찰하는 데에는 한계가 있었다. 국내 연구진이 이러한 장기 간 상호작용을 실험실 환경에서 정밀하게 재현할 수 있는 새로운 장치를 개발했다.
 KAIST는 기계공학과 전성윤·심기동 교수팀이 분당서울대학교병원 김세중 교수와의 공동 연구를 통해, 약물로 인한 근육 손상이 신장 손상으로 이어지는 과정을 실험실에서 재현할 수 있는 ‘바이오 미세유체시스템(Biomicrofluidic system)’을 개발했다고 5일 밝혔다.
 이번 연구는 근육과 신장을 동시에 연결·분리할 수 있는 모듈형(조립형) 장기칩을 활용, 약물 유발 근육 손상이 신장 손상으로 이어지는 인체 장기 간 연쇄 반응을 실험실에서 처음으로 정밀하게 재현했다는 점에서 의미가 크다.
 연구팀은 실제 인체 환경과 유사한 조건을 구현하기 위해, 입체적으로 구현한 근육 조직과 근위세뇨관 상피세포(신장에서 핵심 역할을 하는 세포)를 하나의 작은 칩 위에서 연결할 수 있는 구조를 개발했다.
 해당 시스템은 필요에 따라 장기 조직을 연결하거나 다시 분리할 수 있는 플러그-앤-소켓 방식의 모듈형 미세유체 칩이다. 작은 칩 위에서 실제 사람의 장기처럼 세포와 조직을 배양하고, 서로 영향을 주고받도록 설계됐다.
 이 장치에서는 근육과 신장 조직을 각각 가장 적합한 조건에서 따로 배양한 뒤, 실험이 필요한 시점에만 연결해 장기 간 상호작용을 유도할 수 있다. 실험이 끝난 후에는 두 조직을 다시 분리해 각각의 변화를 독립적으로 분석할 수 있으며, 손상된 근육에서 나온 독성 물질이 신장에 미치는 영향을 수치로 확인할 수 있다는 점이 특징이다.
 연구팀은 해당 플랫폼을 활용해 실제 임상에서 근육 손상을 유발하는 것으로 알려진 아토르바스타틴(고지혈증 치료제)과 페노피브레이트(중성지방 치료제)를 실험에 적용했다.
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 <img alt="AI로 생성한 미세유치시스템 실험 개념 이미지.[KAIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202601/05/ned/20260105081008502hrux.jpg" data-org-width="1200" dmcf-mid="PmWh8n9UGk" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202601/05/ned/20260105081008502hrux.jpg" width="658">
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 AI로 생성한 미세유치시스템 실험 개념 이미지.[KAIST 제공]
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 그 결과, 칩 위의 근육 조직에서는 근육이 힘을 내는 능력이 떨어지고 구조가 망가졌으며, 마이오글로빈과 CK-MM 등 근육 손상 정도를 보여주는 물질의 수치가 증가하는 등 횡문근융해증의 전형적인 변화가 관찰됐다.
 동시에 신장 조직에서는 정상적으로 살아 있는 세포 수가 감소하고 세포 사멸이 증가했으며, 급성 신손상이 발생할 때 증가하는 지표인 NGAL과 KIM-1의 발현도 유의미하게 증가했다.
 전성윤 교수는 “이번 연구는 근육과 신장 사이에서 발생하는 상호작용과 독성 반응을 실제 인체와 유사하게 분석할 수 있는 기반을 마련했다”며, “이를 통해 앞으로 약물 부작용을 사전에 예측하고, 급성 신손상이 발생하는 원인을 규명하며, 개인별 맞춤형 약물 안전성 평가로까지 확장할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.
 이번 연구성과는 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리어스(Advanced Functional Materials)’에 게재됐다.
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