[충청뉴스 이성현 기자] 안전성평가연구소(KIT)가 폐 오가노이드(인공장기)를 활용한 호흡기 감염병 기저질환 모사 모델의 화학물질 독성 평가를 통해 동물모델을 대체하는 독성 연구 가속화에 나선다.
연구는 다양한 스트레스 상황에 놓인 세포에서 ‘스트레스 과립’이라는 세포 내 응집체(RNA와 RNA 결합 단백질)가 가역적으로 형성된다는 원리를 바탕으로 기저질환에서의 유해화학물질에 대한 인체 폐 독성 야기 기전을 규명했다.
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.
해당 연구를 위해 호흡기세포 융합 바이러스를 노출 시킨 기저질환 모사 모델인 인간 폐 오가노이드와 인간 기관지 상피세포(BEAS-2B)에 PHMG-p를 각각 처리했으며 두 연구 모델에서 스트레스 과립이 모두 증가하는 것을 확인했다.
특히 인간 폐 오가노이드에서 단백질 인산화효소 R(PKR)이 활성화 됐으며 이를 통해 세포 내 단백질이 합성되는 과정에서 결정적인 역할을 하는 elF2ɑ의 인산화가 증가됨에 따라 단백질 합성을 방지하여 스트레스 과립이 증가됨을 알 수 있었다.
또 호흡기세포 융합 바이러스 감염 인간 폐 오가노이드에서 PHMG-p의 노출로 DNA 손상 마커(γ-H2AX)와 섬유화 관련 마커(ɑ-SMA)가 유의하게 증가하는 것을 확인했다.
KIT 예측독성연구본부 김은미 박사는 “해당 연구 결과로 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 밝혔다.
향후 연구팀은 인간 줄기세포 유래 폐 오가노이드 모델을 활용한 스트레스 과립 형성 모니터링 시스템 구축을 통해 환경 유해 인자 및 유해화학물질의 독성 평가를 계속해서 수행해나갈 계획이다.
