암을 치료하는 항암제 효과를 떨어뜨리는 주요 원인 중 하나가 항암제가 체내에 투여됐을 때 암세포까지 전달하는 통로인 ‘혈관’인 것으로 확인됐다.

혈관은 항암제 총량을 줄이고, 항암제 효능도 떨어뜨렸다. 이 같은 사실은 국내 연구진이 체내 항암제 전달 과정을 구현한 ‘3차원 생체칩’을 개발 덕분에 밝혀졌다.

특히 3차원 생체칩은 암종별 항암제 효능을 더욱 정밀하게 평가할 수 있어서 환자 개개인의 맞춤형 치료 전략을 세우는데 도움이 될 것으로 기대된다.

분당서울대병원 비뇨의학과 이상철 교수와 카이스트 기계공학과 전성윤 교수가 체내 항암제 전달 과정을 구현할 수 있는 3차원 생체칩 개발에 성공했다고 12일 밝혔다.

특히 암과 혈관세포의 배양 시기 및 위치 조절이 가능해서 환자별 최적의 항암제 효능을 평가할 수 있을 것으로 보여진다. 이 연구는 SCI 저널 ‘Biofabrication에 게재됐다.

생체칩은 투명한 실리콘 재질로 만든 USB(Universal Serial Bus) 크기의 작은 실험 공간이다.

세포외기질‧세포 등을 칩 내부에 배양해서 실제 인체 조직과 유사한 형태와 기능을 갖도록 한다.

현재 항암제 효능 평가를 위해 2차원 생체칩을 사용하고 있다. 하지만 혈관세포 고려 없이 암세포만 배양했고, 샘플 회수를 위해선 칩을 파괴해야 하는 등 결과 분석에 어려움이 있었다.

이에 이상철‧전성윤 교수팀은 암세포와 혈관세포를 3차원으로 공동 배양 할 수 있는 상부개방형 생체칩을 개발했다.

이 시스템은 혈관세포로 뒤덮인 생체칩을 이용해, 약물과 영양소가 혈관을 통해 전달되는 과정을 관찰할 수 있어서 체내에서 항암제가 전달되는 과정을 제대로 재현했다.

암과 혈관세포의 배양 시작 시기와 배양 위치 조절도 가능하고, 샘플 회수와 분석이 편리한 장점도 있다.

연구팀은 이를 활용해서 항암제 내성을 가진 암세포와 기존 암세포에 대한 항암제 효능을 분석했다.

그 결과 혈관이 항암제를 전달하는 첫 매개체로 항암제 효능을 악화시킨다는 것을 발견했다.

그동안 혈관 세포는 항암제 효능을 낮추는 요인으로 주목받지 못했지만, 새로운 생체칩을 이용해서 항암제가 혈관을 통해 암세포로 전달되는 과정을 분석했더니 혈관 세포가 암 조직에 도달해야 하는 항암제 양을 감소시키는 것으로 확인됐다.

특히 항암제 내성을 가진 암 조직에선 혈관 세포가 항암제 효능을 더 떨어뜨리는 것으로 분석됐다.

카이스트 기계공학과 전성윤 교수는 “이번 연구에선 생체칩을 이용한 암 환경을 실제 체내 환경과 유사하게 3차원으로 구현했다”며 “암세포와 혈관을 함께 배양해서 혈관을 통해 약물을 전달하는 과정을 관찰하고, 약물의 효능을 평가할 수 있는 플랫폼을 개발했다는데 의미가 있다”고 설명했다.

분당서울대병원 비뇨의학과 이상철 교수는 “그동안 항암제 내성과 약물 저항과 관련 혈관 세포의 영향에 대해 중요하게 다뤄지지 않았다”며 “이번 연구를 통해 항암제 효능 평가에서 혈관 세포의 역할에 대한 고려가 필요하다는 사실이 밝혀졌다”고 덧붙였다.

최수아 기자 다른기사 보기