뼈 모사칩+검사 장비='고품질 광학 이미지' 생산
인공지능 활용해 정확도 99.5%로 높여
(내외방송=정지원 기자) '동물실험 없이' 골다공증 치료를 위한 신약후보물질의 효능을 검증할 수 있는 '뼈 모사칩'이 개발됐다.
16일 한국기초과학지원연구원에 따르면, 김정아 연구장비개발부 박사 연구팀은 뼈의 구조적·생리학적 특징을 분석한 후 칩 위에 옮겼다.
세포 사이를 채워주는 '세포외기질' 물질과 함께 물을 분산매로 사용하는 콜라겐 물질인 '하이드로젤'을 뼈세포와 함께 배합했다.
이는 '생체 적합성'은 물론 뼈세포 특유의 '성숙·분화 능력'을 최적화할 수 있다.
뼈세포를 수평으로 배치해서 실제 뼈와 유사한 구조적 특징도 재현했다.
이렇게 만들어진 '뼈 모사칩'은 세포를 기반으로 한 스크리닝(검사) 장비와 결합해 초고속으로 고품질의 광학 이미지를 생산할 수 있다.
골다공증 약물이 처리된 뼈 모사칩에서 ▲세포 증식 ▲분화 ▲유전자 발현을 조절하는 '베타-카테닌 세포' 내 핵 이동 과정을 고속으로 촬영한다.
연구진은 인공지능(AI) 기술을 도입해 대량 생산된 이미지 데이터를 해석할 때 많은 시간과 노동력을 단축했다.
이렇게 판별된 대량의 이미지는 약물의 효능 정확도를 99.5%까지 끌어올릴 수 있다.
김정아 박사는 "다양한 기술을 융합해 '장기 모사칩'으로 동물실험을 대체하는 데 필요한 기술적인 문제들을 해결했다"며 "다양한 신약 평가 플랫폼에 적용할 수 있는 효율적인 접근법이 되길 바란다"고 말했다.
이 연구는 바이오메디컬 분야 학술지인 '생명공학과 중개의학(Bioengineering & Translational Medicine)'에 지난 5일 게재됐다.
