동물실험 한계를 넘어선 이번 연구는 신약 개발 속도를 높이고 비용을 줄이는 데 기여할 것으로 보인다.

이번 연구는 한성필 가톨릭대학교 의과대학 약리학교실과 가톨릭임상약리학연구소(前 가톨릭계량약리학연구소) 교수 연구팀이 주도하고 최수인 연구교수와 이정현 연구원이 공동 제1저자로 참여했다. 

연구팀은 사람의 장, 간, 신장 세포를 3차원 구조로 배양해 실제 장기처럼 연결한 ‘다중 장기칩(multi-organ-on-a-chip)’ 기술과, 약물의 체내 이동을 수학적으로 모델링하는 ‘PBPK 모델’을 결합한 융합 플랫폼을 구축했다.

이 기술은 사람의 몸속에서 약물이 흡수, 대사, 배출되는 전 과정을 정밀하게 시뮬레이션할 수 있다. 연구에 사용된 진통소염제 ‘디클로페낙(Diclofenac)’을 기반으로 한 실험에서 실제 임상시험 결과와 거의 일치하는 혈중 농도–시간 곡선이 도출됐으며 약물 최고 농도(Cmax), 총 노출량(AUC) 등의 핵심 지표도 임상 수치와 유사했다.

한성필 교수는 “이번 연구는 사람처럼 약을 테스트할 수 있는 플랫폼을 성공적으로 구축한 사례”라며 “동물실험이나 단순 세포 배양으로는 구현하기 어려운 인체의 복잡한 생리 반응을 3D 모델로 정밀하게 구현했다”고 밝혔다.

한편, 연구팀은 약물 투여 후 세포 내 유전자 발현 패턴을 RNA 시퀀싱으로 분석해 약물 반응 유전자 신호와 독성과 관련된 바이오마커도 도출했다. 이는 향후 개인별 유전자 반응을 고려한 ‘맞춤형 약물’ 개발 기반이 될 수 있다는 평가다.

이번 연구는 식품의약품안전처 연구개발사업(RS-2024-00396711) 지원을 받아 수행됐으며, 국제학술지 BioChip Journal (IF=5.5)에 게재됐다.  

가톨릭임상약리학연구소는 이번 연구를 시작으로 향후 5년간 총 9억 5000만 원 규모의 국가 연구를 이끌며, 인간 생리시스템을 모사한 임상시험 설계 기술 개발에 집중할 계획이다.