한국생명공학연구원 국가아젠다연구소 손미영 박사 연구팀은 사람의 장과 유사한 구조와 기능을 구현한 세포 모델을 개발해 신약의 위장관 독성을 전임상 단계에서 보다 정확하게 예측할 수 있는 평가 플랫폼을 구축했다고 5일 밝혔다.

위장관 독성은 약물 투여 후 구토, 설사, 점막염 등 장에 손상이 나타나는 부작용을 말한다. 이러한 부작용은 임상 중 치료 중단이나 용량 감소로 이어져 신약 개발 실패의 주요 원인이 된다.

지금까지 위장관 독성 평가는 주로 대장암 유래 세포(Caco-2)를 사용하거나, 세포가 완전히 죽은 뒤에 변화를 확인하는 방식에 의존해 왔다.

하지만 실제 사람의 정상 장 구조를 충분히 반영하지 못하고, 세포가 살아 있어도 장의 보호 기능이 먼저 약해지는 초기 독성 신호를 포착하지 못한다는 한계가 있었다.

연구팀이 개발한 'hIEC 모델'은 인간 줄기세포에서 만들어진 정상 장 세포로, 영양분을 흡수하는 세포와 점액을 분비하는 세포 등 실제 사람의 장을 이루는 다양한 세포들을 함께 갖추고 있다.

연구팀이 항암제, 표적치료제, 소염진통제 등 임상에서 사용되는 17종의 주요 약물을 적용해 독성 예측 정확도를 평가한 결과, 위장관 독성을 94%의 정확도로 예측했다.

기존 방식으로는 파클리탁셀 등 항암제에서 확인할 수 없던 초기 단계 장벽 손상을 92% 민감도로 잡아내 성능을 입증했다고 연구팀은 설명했다.

손미영 박사는 "이번 연구는 실제 인간의 장 기능을 정밀하게 모사한 모델을 통해 약물 유발 장 손상을 높은 정확도로 예측할 수 있음을 보여준 사례"라며 "환자 맞춤형 오가노이드 기반 장 독성 정밀 예측 플랫폼으로 활용할 수 있도록 실증 사례를 체계적으로 축적할 계획"이라고 밝혔다.