조일주 고려대학교 의과대학 융합의학교실 교수 연구팀이 조승우 연세대학교 생명공학과 교수, 강훈철 세브란스 어린이병원 소아신경과 교수, 신효근 경북대학교 전자공학부 교수 연구팀과 함께 뇌 오가노이드의 전기신호를 실시간으로 측정해 약물 효과를 직접 분석하는 차세대 약물 스크리닝 시스템을 개발했다고 25일 밝혔다.
연구팀은 소아 뇌전증 환자의 줄기세포로 제작한 뇌전증 오가노이드 모델에서 신경 신호를 직접 측정해 약물이 실제 환자에게 효과가 있는지를 즉시 확인할 수 있음을 입증했다. 기존의 간접적이고 시간이 오래 걸리던 약물 효과 평가 방식을 근본적으로 바꿀 수 있는 가능성을 제시한 것이다.
새로 개발된 플랫폼은 최대 10개의 뇌 오가노이드를 동시에 배양하고, 내장된 미세유체 칩으로 각 오가노이드에 최대 두 가지 약물을 5단계 농도로 정밀 투입할 수 있다. 전극을 이용해 오가노이드 내부 신경 활동을 실시간 측정해 약물 효과를 뇌세포의 전기 신호로 직접 판단할 수 있어, 기존에 여러 차례 반복해야 했던 수십 가지 약물·농도 조건 실험을 한 번에 병렬로 수행할 수 있다. 연구팀은 이를 신약 개발의 시간과 비용을 크게 줄일 수 있는 고속(high-throughput) 스크리닝 기술로 평가했다.
조 교수는 “기존에는 뇌 오가노이드에 약물을 투여한 뒤 결과를 간접적으로 확인하거나 신경 신호 측정이 매우 제한적이었다”며 “이번 기술은 실제 뇌세포가 만드는 전기신호를 직접 측정해 약물 효과를 확인하고, 서로 다른 약물을 동시에 테스트하며 실시간 반응을 살필 수 있다는 점에서 의미가 크다”고 강조했다.
