사람 근육을 칩 위에 구현해 운동·고혈당 반응까지 재현한 장기 칩이 개발됐다.

한국과학기술연구원(KIST)은 김지훈 생체분자인식연구센터 선임연구원 연구팀이 손장원 가톨릭대 부천성모병원 교수팀, 정석 고려대 교수팀과 공동으로 사람의 근육세포와 운동신경, 혈관내피세포를 하나의 미세칩에 통합한 인공 근육 모델을 개발했다고 11일 밝혔다.

연구팀이 개발한 근육 칩은 칩 내부에 3차원 근육 조직을 만들고, 운동신경이 미세 통로를 따라 근육까지 뻗어 연결되도록 하는 구조다.

여기에 혈관 안쪽을 이루는 혈관내피세포까지 넣어 실제 근육 주변 환경에 가깝게 했다고 연구팀은 설명했다.

이 칩은 운동을 반복하듯 반복적 신경 자극을 주면 근섬유가 굵어지고 에너지 대사 관련 유전자와 미토콘드리아 기능, 포도당 흡수 등이 증가했다.

근육 수축 반응과 활동성도 높아져 반복적 자극에 근육이 적응하는 모습도 보였다.

반대로 강한 대사 스트레스를 모방한 고농도 포도당 환경에서 에너지 대사 기능이 떨어지는 것을 보여 인간 근육 모델의 여러 생리적 반응을 비교할 수 있음을 보였다고 연구팀은 설명했다.

또 연구팀은 혈관내피세포를 함께 배양하면 운동신경 칼슘 신호와 신경 자극에 대한 근육 반응이 달라지는 것도 확인해 신경과 주변 혈관세포 상호작용의 영향을 확인했다.

연구팀은 이 칩을 신약후보 물질이나 운동·재활 자극을 사람 세포에서 직접 시험하는 플랫폼으로 활용할 수 있을 것으로 기대했다.

김 선임연구원은 "향후 치료 후보물질과 재활 자극의 효과를 사람 세포에서 평가할 수 있는 전임상 플랫폼으로 발전시키겠다"고 말했다.

연구결과는 지난 9월 4일 국제학술지 '어드밴스트 머터리얼스'에 실렸다.