안전성평가연구원

신개념의‘바이오헬스 산·연플랫폼’공식 출범 - 안전성평가연구소, 28일 코엑스서 출범식 개최 -   출연연과 혁신기술기업이 함께 참여해 R&D는 물론 실증과 상용화에 이르기까지 전주기 공동 협력 형태인 바이오헬스분야 산·연플랫폼이 출범식과 함께 본격 운영된다. 정부출연연구기관인 안전성평가연구소(소장 정은주)는 9월 28일(수), 연구소와 국내 바이오 혁신기술 보유 기업이 공동으로 운영하는‘바이오헬스 산연플랫폼’출범식을 가졌으며 본격 운영에 들어간다고 밝혔다. 중소벤처기업부의 지원으로 출범하는‘바이오헬스 산연플랫폼’은 주관기관인 안전성평가연구소를 중심으로 국내 바이오 분야 혁신기술 보유 기업이 공동 협력함으로써 참여기업의 기술개발 역량과 사업화 성공률 제고를 목표하고 있다. 애로기술 자문이나 기술이전 위주의 기존 중소기업지원 형태에서 벗어나 R&D 기획에서 공동 추진, 컨설팅, 실증, 상용화에 이르기까지 참여기업에 대한 지원의 거점이자 물리적 공간으로서의‘산·연 공동체(CO-Creation)’개념으로 운영된다. 또한, 기업의 역량 수준 및 R&D 단계, 사업화 경험 등에 기반한 맞춤형 지원을 추진하는 것이 특징이며 효율성과 전문성을 위해 참여기업의 지원 수요를 적극 고려하되, 전문가의 진단과 분석에 기반해 ‘플러그 앤 플레이(plug and play, PNP)방식’으로 지원서비스를 제공하는 것도 기존 중소기업지원사업과 차별화되는 부분이다. 특히 플랫폼이 보유한 전문 인력 및 R&D 인프라를 바탕으로 공동 R&D의 결과물에 대한 시작품 제작과 상용화를 위한 스케일업(Scale-up) 기술 개발도 플랫폼 내에서 진행 가능하여 R&D와 사업화 연계를 강화한 점도 바이오헬스 산·연 플랫폼의 강점이다. 세계제약전시회(CPhI KOREA 2022)의 부대프로그램으로 개최되는 플랫폼 출범식 역시 이를 반영해 참여기업의 기술 소개와 더불어 네트워킹 행사 등을 포함해 개최된다. 지난 5월 바이오헬스분야 산·연 플랫폼 기관으로 선정된 안전성평가연구소는 6월 참여기업 선정평가에 이어 7월에 사업 협약체결을 통해 본격적인 플랫폼 운영을 추진해왔다. 안전성평가연구소 정은주 소장은“바이오헬스 분야 혁신역량 초기기업을 발굴하여 플랫폼을 통해 맞춤형 전주기 지원 사업을 본격적으로 진행중”이라며 “이번 출범식은 이러한 민간 중심의 새로운 산·연 협력 모델을 적극적으로 홍보함으로써 성과를 확산하는 계기가 될 것이다.”라고 말했다. ○ 문 의 : 안전성평가연구소 바이오헬스혁신성장지원센터 김혜영 연구원 (042-867-9667, kim.hyeyoung@kitox.re.kr) ※ 용어설명 ※ * Co-Creation : 산·연이 공동기획- 공동 R&D-공동상용화 추진 및 실증과제 운영함으로써 연구자와 기업이 지식과 기술을 공동 창출하는 기존 ’지원‘과 ’협력‘ 형태에서 진화된 개념의 공동 협력을 의미함 * 플러그 앤 플레이(plug and play): 컴퓨터에 하드웨어를 연결하면 별도의 사용자 조작이나 프로그램 설치없이 바로 사용가능 하도록 설계된 것으로, 기업의 별다른 절차 없이 즉각적으로 지원 절차를 시작한다는 의미  

폐 오가노이드를 활용한  Micro-CT 영상 분석 기술 최초 개발 - 폐 조직에서 일어날 수 있는 현상을 다각적 측면에서 예측 가능 -   □ 안전성평가연구소(KIT)와 서울대학교병원 영상의학과 연구팀은Micro-CT 영상 분석이 가능한 인간 폐 오가노이드를 최초로 개발하였으며, 이를 통해 폐섬유화 모델 확립은 물론 폐에서 일어날 수 있는 현상을 다각적으로 예측할 수 있게 되었다고 밝혔다. □ Micro-CT 분석이란 X-ray를 투과하여 분석하고자 하는 대상을 3D로 분석하는 것으로 골다공증, 골밀도, 관절염, 임플란트 구조체 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. □ 폐 섬유화 진단의 경우 CT 영상 이미지 분석은 매우 중요하나, 환자의 CT 영상과 폐 조직 생검 간 객관적 비교 분석에 어려움이 있어 환경성 유해인자 및 유해 화학물질 노출 등에 따른 폐 섬유증 기전 연구에 제약이 있었다. □ 또한 기존 환자 조직 유래의 폐 오가노이드, 인간 줄기세포 유래 폐 오가노이드는 200-300µm의 작은 크기로 현미경 상에서만 분석이 가능하여 Micro-CT 영상 이미지 촬영 및 분석이 불가함에 따라 환자의 CT 영상 이미지와의 비교분석에 한계가 있었다. □ 이에 해당 연구팀은 폐 질환 연구를 위해 인간 전분화능 줄기세포로부터 폐포와 유사한 구조의 3D 폐 오가노이드를 성공적으로 확립하였다. □ 이러한 3D 폐 오가노이드를 Micro-CT로 촬영하여 영상 이미지를 확보하였으며, 조직량과 공기량을 구분한 뒤 각각의 비율을 계산함으로써 구조 분석을 실시하였다. ◌ 그 결과, 실제 인간 폐 조직의 Micro-CT 영상 이미지와 유사한 이미지를 획득하여 시각적인 3차원 구조 해석 뿐 아니라 공기량과 생체 조직량에 대한 3D 정밀 분석을 성공적으로 수행하였다. ◌ 이러한 Micro-CT로 영상 분석이 가능한 인간 폐 오가노이드를 활용하여 폐 섬유화 모델을 확립하고, 그 특성을 분자생물학적 분석 및 영상학적으로 분석함으로써 폐 섬유화 마커 증가와 마찬가지로 폐 조직량의 증가를 확인하였다. □ 이번 연구는 인간 폐 오가노이드를 활용한 섬유화 모델 최초로 Micro-CT 영상 촬영에 성공하고, 이에 대한 영상을 분석한 연구 결과로, 폐 오가노이드가 실제 폐 조직과 세포 구성 뿐 아니라 3차원 구조 면에서 유사하게 모사됨을 확인함으로써 다학제간의 폐 구조-기능 관계성 연구 및 기초의학-임상의학 간 중개연구에 활용될 가능성을 보여주었다는 점에서 의미가 있다. □ 예측독성연구본부 김은미 책임연구원은“Micro-CT 영상 분석 기술 기반 폐 섬유화 모델을 확보함으로써, 다양한 유해화학물질의 폐섬유화증 유발 가능성 등 폐 독성을 분자생물학 기법과 영상학적 분석을 통해 더욱 정확히 예측할 수 있을 것이다.”라고 말했다. □ 향후 연구팀은 Micro-CT 영상 정보와 오가노이드의 세포 및 병리 분석 연구를 다양한 임상 정보들과 연계하여 폐 질환에 대한 종합적인 병태생리학적 중개연구를 수행해 나갈 예정이다. □ 한편, 해당 연구는 한국환경산업기술원 생활공감 환경보건기술개발사업‘CT 영상 기술 기반 환경성 폐질환 평가를 위한 줄기세포 유래 3D 폐 오가노이드(미니장기) 모델 개발’의 연구 결과로, 국제저널지 Cell Biology and Toxicology에 게재되었다. ＊논 문 명 : Pulmonary fibrosis model using micro-CT analyzable human PSC-derived alveolar organoids containing alveolar macrophage like cells - 주 저 자 : 최세리(안전성평가연구소), 최지웅(University of Kansas School of Medicine) - 교신저자 : 김은미(안전성평가연구소), 이창현(서울대학교), 박춘구(전남대학교)  

 □ 안전성평가연구소(KIT)는 독일 하노버의과대학(Hannover Medical School, MHH)과 지난 9월 23일(금), 독성 예측 기술 개발을 위한 기술 제휴 및 공동연구를 위한 업무 협약을 체결하였다고 밝혔다. □ 이번 협약으로 안전성평가연구소와 하노버의과대학은 면역 오믹스(Omics) 기반 독성기전 연구 및 국제 연구 프로젝트 추진을 통해 독성 AOP 모델 구축과 독성 예측 기술을 함께 개발해 나갈 계획이다. * 오믹스(Omics) : 대량의 생체 데이터의 연관관계를 분석하고 이를 세포나 조직, 생체 수준에서 연구하는 분야로 유전체, 전사체, 단백체, 대사체 등 다양한 단계의 수많은 생체 정보의 관계성을 연구한다. * AOP(Adverse Outcome Pathway) : 화학물질의 노출에서부터 발생하는 독성 영향을 이해하기 위해 독성 발현 과정의 단계별 경로를 밝혀 시험 결과를 해석하고 활용하는 연구이다. □ 양 기관은 실험동물을 이용한 오믹스 및 임상 부작용 기전과의 상관성 분석을 통해 간독성 AOP 모델을 개발한 바 있으며, 이를 토대로 상호 인력교류, AOP 모델 등 독성 예측 연구 분야 국제 협력 연구과제 기획 및 공동연구 추진, 그 밖에 국제 협력 연구 활동 등을 적극 추진해 나갈 예정이다. □ KIT는 간독성 AOP 모델 개발 뿐 아니라 빅데이터 기반의 간독성 예측 프로그램‘ToxSTAR’개발 등 첨단 바이오 기술을 바탕으로 대체독성 기술과 독성 예측 기술 개발을 선도해 가고 있다. □ 하노버의과대학은 1965년에 설립된 독일 최고의 의과대학으로 신약 개발을 위한 약인성 간손상(Drug induced liver injury) 예측 독성 연구 등 분자 독성학 및 오믹스 기반의 독성기전 기술을 연구하고 있다. □ KIT 정은주 소장은“차세대 예측 독성 기술 개발을 위한 해외기관과의 협력 연구는 안전성·독성연구의 개방성을 더욱 확대할 수 있을 것이다.”라며“예측 독성 기술 선도로 KIT가 글로벌 독성 연구기관으로 도약할 수 있는 계기가 되기를 기대한다.”라고 말했다. □ 한편, 안전성평가연구소는 BIT 융합형 독성 예측 기술 개발을 위해 인공지능 시스템 구현, 동물대체시험모델, 시뮬레이션 모델 연구 등에 기반한 차세대 원천 기술 연구에 집중하고 있다.

약물에 의한 간독성 예측 정보, 누구나 쉽게 확인할 수 있다. - 약물 대사체 구조 기반의 간독성 예측 프로그램‘ToxSTAR’웹 사이트 오픈 - - 다양한 기업 및 연구자 누구나 예측 모델 직접 활용 가능 -   □ 안전성평가연구소(KIT)는 약물대사체 구조 기반의 간독성 예측 모델 개발을 통해 누구나 쉽게 약물의 간독성 예측 정보를 확인할 수 있는‘ToxSTAR’웹 프로그램(https://toxstar.kitox.re.kr/korean)을 개발하였다고 밝혔다.□ ToxSTAR의 초기 웹버전은 2019년에 개발되었고 2020년에는 시범 운영되었으며, 현재는 데이터 확보 확대와 기술 고도화를 통해 웹페이지를 공식 개설함으로써 독성 예측 서비스를 무료로 제공하고 있다. □ 약인성 간손상(Drug-Indecd Liver Injury, DILI)은 신약 개발 과정 중 화학물질이나 그 물질의 대사체가 간독성을 일으키는 현상으로, 빈번히 발생하게 되는 간손상 세부질환으로 ▲쓸개즙정체(cholestasis) ▲간경변증(Cirrhosis) ▲간염(Hepatitis) ▲지방간(Steatosis)이 있다. □ 이러한 간독성은 신약 개발을 저해하는 주요 요인으로, 약인성 간손상 유발 물질을 초기 단계에서 제외한다면 신약 개발의 시간과 비용을 절감할 수 있을 뿐 아니라 안전성을 우선적으로 확보할 수 있다. □ ToxSTAR는 약물 대사체에 따른 간손상을 예측하는 최초의 모델로, 데이터베이스에 300개의 약물 구조와 함께 동물 대체 시험법을 활용한 간독성 평가 데이터가 저장되어 있다. □ 해당 사이트에서 화합물 구조 표현 중 하나인 스마일즈(Smiles) 코드를 입력하거나 구조를 직접 그려서 입력하게 되면 KIT에서 자체 개발한 예측 모델의 결과와 함께 구조 유사도가 높은 상위 5개의 약물에 대한 실험 결과를 확인할 수 있다. □ ToxSTAR는 신약 개발 연구에 활용할 목적으로 개발되었으나, 식품과학 분야 및 화학물질 작업 환경 안전성 연구에서도 독성 정보 확인에 많은 관심을 가지고 있어 약물 이외에도 간독성 예측 정보가 활용될 것으로 기대된다. □ 예측독성연구본부 박한진 본부장은“빅데이터 기반의 독성 예측 정보는 다양한 분야에서 폭넓게 활용될 수 있으며, 누구나 쉽게 독성 예측 정보를 활용함으로써 독성·안전성 연구의 공공성, 개방성의 가치가 더욱 확대될 것으로 보인다.”라고 말했다. □ 한편, 안전성평가연구소는 세계적 수준의 독성평가법 확립을 통한 독성연구 및 대체독성 기술과 융·복합형 독성 예측 기술 개발을 선도해 가고 있다. □ 해당 연구는 기관 주요사업‘BIT 융합 인체독성 예측 플랫폼 기술’과제를 통해 수행되었으며, Bioinformatics(2022.7) 저널지에“ToxSTAR: drug- induced liver injury prediction tool for the web environment”* 제목으로 게재되었다. ＊주  저  자 : 신현길(안전성평가연구소) ＊교신저자 : 윤석주(안전성평가연구소)

생활환경 유해인자의 신경발달독성 가능성 확인 - 환경성 질환 예방을 위한 정보로 활용 기대 -   □ 안전성평가연구소(KIT)는 생활환경 유해인자로 잘 알려진 글루타르알데하이드가 공배양 세포모델과 형질전환 제브라피쉬 모델에서 신경발달독성 유발 가능성을 확인하였다고 밝혔다. □ 글루타르알데하이드(Glutaraldehyde; GA)는 주로 내시경, 수술 기구 등의 소독이나 조직의 고정을 위해 사용되는 생활환경 유해인자 중 하나로 살균제, 방부제 및 고정제로 사용된다. □ 신경계는 복잡한 구조와 기능적 특성으로 독성에 민감할 뿐만 아니라 가역적이거나 영구적인 영향을 미치기 때문에 최근 유해 화학물질에 대한 신경독성 연구의 중요성이 높아지고 있다. □ 예측독성연구본부 김우근 박사 연구팀(오하나 박사)은 인간 유래 신경세포(SH-SY5Y)와 성상교세포(Astrocyte)가 공동으로 배양된 세포와 형질전환 제브라피쉬에 GA를 노출시킨 후, GA의 발달신경독성을 평가하였다. □ 그 결과, 세포모델에서 신경계 발달에 중요과정 중 하나인 신경돌기 성장이 저해되었으며, 신경발달 관여 유전자 발현 감소와 뇌 손상의 지표로 사용되는 성상교세포 유전자 발현 증가를 통해 GA의 신경발달독성 가능성을 확인하였다. □ 또한 GA에 노출된 제브라피쉬에서 생존 및 부화, 심박수의 감소가 관찰되었으며, 뇌와 척수의 폭이 감소되어 신경발달독성 가능성이 확인되었다. □ 이번 연구는 공배양 세포모델과 제브라피쉬 모델의 결과를 통합 분석하여 GA의 신경발달독성 가능성을 처음으로 확인한 연구 결과이며, 사람에게 초래될 수 있는 신경발달독성을 효과적으로 스크리닝하는 통합모델이라는 점에서 의미가 있다. □ 예측독성연구본부 김우근 박사는“생활환경 유해인자의 신경발달독성 가능성을 확인한 사례로 신경계 관련 환경성질환의 예방 및 관리에 중요한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.”라고 말했다. □ 향후 해당 연구팀은 공배양 세포모델과 제브라피쉬 모델을 토대로 다양한 환경성 유해인자의 신경발달독성 영향을 평가해 나갈 예정이다. □ 한편, 해당 연구는 환경부와 환경산업기술원이 지원하는‘환경성 질환 예방관리 핵심 기술개발사업’연구 결과로, 독성학 분야 국제 전문 학술지‘Ecotoxicology and Environmental Safety’에 9월 게재된다. ＊ 논 문 명 : Developmental neurotoxicity induced by glutaraldehyde in neuron/ astrocyte co-cultured cells and zebrafish - 주 저 자 : 오하나(안전성평가연구소) - 교신저자 : 김우근(안전성평가연구소)

미세플라스틱, 해양 수산물 성장과 발달 방해까지? - PET 미세섬유 노출이 해양 수산물에 미치는 영향 확인 -- 해양 양식업 관리 및 보호에 대한 연구 필요 - □ 안전성평가연구소(KIT)는 미세플라스틱 중 섬유 형태의 Polyethylene Telephthalate(PET)가 해양 수산물의 생식기능과 신경계에 부정적인 영향을 미치는 것을 확인하였다고 밝혔다. □ PET는 흔히 알고 있는 페트병을 만드는 재질로, 페트병 이외에 화학섬유인 폴리에스테르의 원료로써 옷이나 섬유에 더 많이 사용되고 있다. □ 해양환경 중 생물체에 있어 미세플라스틱은 체내 축적으로 인한 장내 염증 및 섭식작용 방해로 영양 불균형과 같은 물리적인 위험 뿐 아니라, PET에 포함된 첨가제 중 프탈레이트, 비스페놀A 등은 대표적인 내분비계 교란물질(환경호르몬)로 다양한 독성을 유발하기도 한다. □ 환경독성영향연구센터 연구팀은 최근 해양생태계에서 빈번하게 발견되는 섬유(fiber) 형태의 PET 플라스틱을 이용하여 100um의 크기로 미세플라스틱을 제조하였으며, 지중해담치(Mytilus galloprovincialis)에 환경 농도인 0.0005mg/L을 비롯하여 0.1, 1, 10, 100mg/L의 농도로 32일 동안 노출 시킨 뒤 나타나는 독성영향을 연구하였다. □ 지중해담치는 홍합과의 조개류로 우리나라 전 해역에 분포하며, 여과섭식을 하기 때문에 미세플라스틱의 섭취와 농축에 적합한 생물학적 특성을 보유하여 해양환경 모니터링 및 오염 지표의 생물체로 활용되고 있다. □ 연구 결과, 지중채담치의 여성호르몬 에스트라디올(E2)과 남성호르몬 테스토스테론(T) 수치가 감소하였으며 이는 생식소 발달단계 지연 및 생식소 지수의 감소로 이어져 지중해담치 번식에 부정적인 영향을 미치는 것을 확인하였다. □ PET 미세섬유의 만성노출로 지중해담치의 혈구에서 세포 면역 매개변수인 세포 사멸 및 DNA 손상이 관찰되었으며, 지중해담치의 소화기관과 아가미 조직에서 항산화 효소(Catalase 및 Superoxide dismutase)와 신경독성 관련 효소(Acetylcholinesterase)의 활성이 증가하여 산화 스트레스, 염증 등 손상된 세포 및 조직에서 신경학적 영향이 유발될 수 있음을 확인하였다. □ 해당 연구는 환경 중에 나타나는 다소 낮은 농도의 PET 미세섬유 노출에도 장기간 노출되었을 때, 생식기능과 신경독성에 부정적인 영향을 미쳐 번식을 방해할 수 있으며, 이러한 영향은 해양 수산물의 서식을 저해할 수 있음을 시사하고 있다. □ 지금까지 대부분의 미세플라스틱에 의한 해양생물 연구는 짧은 실험기간 동안 실험실에서 다루기 쉬운 소형 생물을 대상으로 진행되었으며, 실험을 위해 노출된 미세플라스틱은 실제 해양환경에서 나타나는 미세플라스틱과는 차이가 있어 위해성을 규명하기에는 부족한 부분이 있었다. ○ 이번 연구는 해양환경에서 빈번하게 나타나는 섬유형 PET 미세플라스틱을 환경 관련 농도를 적용하여 사람이 즐겨 먹는 수산물 중 하나인 지중해담치에 장기간 노출함으로써, 실제 해양환경 및 생물체의 영양 단계의 전이로 인한 미세플라스틱의 잠재적 위험성을 인지할 수 있는 연구라는 점에서 의미가 있다. ○ 최근 유엔환경총회(UNEA)는 해양플라스틱 오염 대응과 관련하여 법적 구속력이 있는 합의문을 만들기 위해 정부 간 협상위원회를 구성하고 전지구적인 문제로 공동 대처하는 등 플라스틱 오염에 대해 적극적으로 대처하고 있다. □ KIT 환경독성영향센터 박준우 센터장은“본 연구는 인간이 섭취하는 해양수산물(담치)을 대상으로 수행하여 미세플라스틱 인체 노출 연구의 중요한 자료로 활용될 수 있을 뿐만 아니라, 미세플라스틱이 해양 양식을 하는 담치에 미치는 생식 및 발달영향을 평가함으로써 기타 수산물의 해양양식업 관리, 보호에도 참고할 수 있는 중요한 연구자료가 될 것으로 기대된다.”라고 말했다. □ 영국 맨체스터대학 Rachel Hurley 연구팀*에 의하면 우리나라의 인천, 경기 해안과 낙동강 하구 등에서 발견된 미세플라스틱 농도가 영국의 머지강 지류인 어웰강에 이어 전 세계에서 2, 3번째로 높게 나타나 국내 미세플라스틱 오염이 이미 심각한 수준인 것으로 확인되었다. * Microplastic contamination of river beds significantly reduced by catchment-wide flooding(Nature geoscience, 2018) □ 최근 공기 및 수돗물을 통한 미세플라스틱의 흡입 및 섭취 뿐 아니라, 생선 및 조개류와 같은 해산물의 섭취로 인체에 미세플라스틱이 노출되는 중요한 경로가 될 수 있다는 가능성이 제시되고 있다. ○ 담치와 같은 조개류는 일반적으로 내장을 통째로 섭취하기 때문에 미세플라스틱에 대한 노출이 더욱더 심각하다고 볼 수 있다. ○ 해당 연구팀은 사람이 섭취하는 해산물의 미세플라스틱 노출과 그에 따른 독성영향이 해양생태계 뿐 아니라 인체에 유해할 수 있어 노출 경로에 대한 다양한 연구를 지속적으로 수행해 나갈 예정이다. □ 한편, 해당 연구는 해양수산부‘해양 미세플라스틱에 의한 환경 위해성 연구’와 국가과학기술연구회‘2차 미세플라스틱 환경오염 문제 해결을 위한 융합 솔루션 개발’연구 결과로, 환경과학 분야 상위 권위지인‘Chemosphere’에 7월 게재되었다. ＊논 문 명 : Long-term exposure of the Mediterranean mussels, Mytilus galloprovincialis to polyethylene terephthalate microfibers: Implication for reproductive and neurotoxic effects - 주 저 자 : 최진수(안전성평가연구소) - 교신저자 : 박준우(안전성평가연구소)