인간의 신장 세포 환경을 구현한 3차원 조직 칩 기술을 통해 조영제로 인해 발생할 수 있는 급성 신부전 발생 위험을 평가하는 모델이 개발됐다.

분당서울대병원 신장내과 김세중 교수 연구팀이 3차원 조직 칩 기술을 이용해 CT 검사 등에 사용되는 조영제의 신독성(조영제에 의한 급성 신부전 발생) 평가모델을 구축했다고 밝혔다.

최근 CT 검사 및 관상동맥 조영술이 매년 평균 5% 이상 증가하며, 요오드화 조영제 투여로 인한 부작용인 급성 신손상 발생 환자도 늘고 있다. 하지만 지금까지는 조영제의 신독성을 평가할 수 있는 적절한 실험모델이 없었다.

이에 김세중 교수 연구팀은 3차원 조직 칩 기술을 이용해 인간의 신장 세포를 기계 칩에 배양하고, 조영제를 칩에 주입해 동물실험이나 임상실험 없이 신독성을 평가할 수 있는 모델을 구축했다.

연구팀은 3차원 조직 칩을 이용한 실험모델을 통해 인간의 신장 환경을 구현하는 데 성공해, 실제 임상에서는 검증하기 매우 까다로운 삼투압이나 점도 등 미세한 조건 차이에 따른 세포손상도 효과적으로 검증할 수 있게 됐다.

특히, 3차원 조직 칩에서는 유체의 흐름에 따른 전단응력(압력)을 조절할 수 있는데, 이에 따라 신장 기능이 감소한 환경에서 세포가 받는 압력 차이를 재현해 세포가 손상되는 기전을 규명하는 것이 가능해졌다.

이번 연구는 국제학술지 ‘마이크로머신(Micromachines)’ 최신 호에 개재됐다.

김세중 교수는 “이번 연구를 통해 각 조영제의 미세한 차이에 따른 신독성을 구분할 수 있게 되어 다양한 조영제의 신독성 모델을 만들 수 있을 뿐 아니라 신독성을 예방하거나 치료할 수 있는 신약 개발 플랫폼으로도 활용될 것으로 기대된다”고 전했다.

한편, 조영제 유발 급성 신손상은 통상적으로 전체 검사의 5% 이하에서 발생하지만, 신부전, 당뇨, 심부전, 고령 및 신독성 약물의 동시 투여 등 위험인자가 있는 경우 발생률이 25%까지 증가하는 것으로 알려졌다.