무분별한 실험동물 희생 없이 골다공증 치료 신약후보물질의 효능을 검증할 수 있는 뼈 모사칩이 개발됐다.

14일 한국기초과학지원연구원에 따르면 연구장비개발부 김정아 박사 연구팀은 뼈의 구조적·생리학적 특징을 분석해 이를 그대로 칩 위에 옮겼다.

세포 사이를 채워주는 세포외기질 물질과 물을 분산매로 사용하는 콜라젠 물질인 하이드로겔을 뼈세포와 함께 배합해 생체 적합성은 물론 뼈세포 특유의 성숙·분화능력을 최적화했다.

이어 뼈세포들을 수평으로 배치해, 실제 뼈와 유사한 구조적 특징도 모사했다.

이렇게 만들어진 뼈 모사칩은 세포 기반의 스크리닝 장비와 결합해, 초고속으로 고품질의 광학 이미지를 생산할 수 있다. 

대량 생산된 이미지 데이터를 해석하는 데 많은 시간과 노동력이 투입되는 문제는 연구원이 자체 개발한 인공지능(AI) 기술로 해결됐다.

골다공증 약물이 처리된 뼈 모사칩에서 세포 증식·분화 유전자 발현을 조절하는 베타-카테닌 세포 내 핵 이동 과정을 고속 촬영하고, 이렇게 생산된 대량의 이미지를 AI가 분석해 약물의 효능을 99.5% 정확도로 빠르게 판별했다.

김정아 박사는 "고속 대량 칩 시스템, 이미징, AI 등 다양한 기술을 융합해 장기 모사칩으로 동물실험을 대체하는 데 필요한 기술적인 문제들을 해결했다"며 "이번 연구가 다양한 질병 모델과 신약 평가 플랫폼에 적용할 수 있는 효율적인 접근법이 되길 바란다"고 말했다.

이번 연구 성과는 세계적 권위의 바이오메디컬 분야 학술지인 '생명공학과 중개의학'(Bioengineering & Translational Medicine)에 지난 5일 게재됐다. 

https://news.naver.com/main/read.naver?mode=LSD&mid=shm&sid1=105&oid=001&aid=0013113291