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Toward Public Health & Safe Society

연구 TALK

[연구 TALK] 약물에 의한 간 독성, 미리 예측한다

  • 작성자시스템
  • 조회수355
  • 등록일2021.07.21



일어나지 않은 일을

예측하여 대비하고자 하는 것은

불확실한 미래를 살아가는

우리가 한 번쯤 시도하는 일입니다.

예컨대,

내일 날씨를 예측하고자

풍향계, 기압계 등을 활용하여

기상 정보를 수집하거나,

1년 후 주가를 예상하고자

증권사 애널리스트들이

기업을 분석하는 것이 그러합니다.

대표적으로 우리가 일상생활에서

가장 밀접하게 미래정보를 접하는 것이

날씨 예보일 텐데요.

오늘의 최저·최고 기온에 맞추어 외출복을 결정하고
우산을 챙겨야 할 지 세차를 해야 할 지를 결정합니다.

하지만

'독성'을 예측한다고

가정하면 어떨까요?

독성이라는 것은

생명과 직결되는 문제이기에

그 무게는 날씨 예측보다

몇 배나 무겁게 다가옵니다.



BIT 융합 인체독성 예측 플랫폼

안전성평가연구소

예측독성연구본부에서는

2014년부터 빅이슈 과제로

‘BIT 융합 인체독성 예측 플랫폼’

개발하여 왔습니다.

여기서 BIT는

BT(생명공학 기술, Biotechnology)와

IT(정보통신기술, Information Technology)가

합쳐진 말입니다.

즉, 사람에서 발생할 수 있는 약물·화학물질의 부작용

미리 알려주는 기반 마련하는 기술이라고 할 수 있는데요.

현재 약물에 의한

간 독성 예측에 집중하고 있으며

과제를 마치는 2022년까지

300종의 간 독성 유발 약물을

연구과제에 적용할 것으로 기대됩니다.


살아있는 생물을 이용하는 실험

이 과제는

세 가지 기술요소

in vivo(살아있는 생물을 사용),

in vitro(세포배양),

in silico(컴퓨터 계산, 데이터 활용)를 통해

데이터를 생산하고

최종적으로 독성예측을 위해

통합하는 것을 목표로 합니다.

먼저

전통적인 연구 분야인

'실험(in vivo)'

살아있는 생물을

대상으로 실험하기에

여러 가지 고려해야 할 것이 많습니다.

일반적으로

실험대상으로 동물을 사용하게 되면

각 동물실험 수행기관에 설치되어 있는

동물실험윤리위원회에서

실험방법에 대한 계획서를

승인받아야만 합니다.

안전성평가연구소에서 사용하고 있는 생물은

제브라피쉬
초소형 in vivo 모델인
물벼룩입니다.

이들 생물은

우리 주변에서 접하기는 어렵지만,

이미 생명공학 분야에서

흔히 활용되고 있습니다.



제브라피시의 모습


'제브라피쉬'

사람과 유전자가 70-80%가 유사하며,

유전자 조작이 쉬운 이라

활용이 점차 늘어나고 있습니다.




물벼룩의 모습


한편
'물벼룩'몸 크기가 2mm 내외로 아주 작으며,

연못이나 고인 물에서 쉽게 발견됩니다.

그동안 주로 환경독성분야에서 활약해 오던 생물종인데

최근에는 단순한 구조 사람과 유사한 간 대사효소가 발견되면서

약효나 독성을 걸러낼 수 있는 생물로 주목받고 있습니다.

몸의 크기도 작고 투명해서

배양이나 분자생물학적인 반응을

관찰하기가 아주 쉬운데요.

현재 ‘BIT 융합 인체독성 예측 플랫폼’ 과제를 통해

두 생물의 장점을 활용하여

간 특이적 유전자를 발현하는

형질전환 동물모델을 개발 중입니다.

위 두 가지 생물이

독성 연구분야에 도입된 지는

얼마 되지 않았습니다.

하지만

동물윤리문제를 극복하고

인체 독성반응을 미리 확인하는 방법에

많은 연구가 진행되고 있다고 합니다.

기술적으로 해결해야 할 점이 여럿 남아있지만,

앞으로 활약이 기대되고 있습니다.



HepaRG® 세포의 관찰 모습


세포배양을 이용하는 실험

두 번째는

' in vitro(세포배양)'

입니다.

세포배양을 이용하는 실험은

윤리적인 부분에서

비교적 자유롭습니다.

세포 배양은

살아있는 생체를 이용한 실험보다

쉽게 이루어지지만,

세포 기증자에 대한 존중과

고마움의 마음가짐이 필요합니다.

플랫폼 연구 과제에서

사용되는 세포는

HepaRG®라는

상용화 세포입니다.

기존에 간 독성연구에

널리 사용되는 간세포주는

간에서 매우 중요하게 여기는

간 대사 효소가 많지 않아서

정확한 인체반응을 평가하기가

어렵다는 한계가 있습니다.

반면에

HepaRG® 세포는

다양한 간 대사 효소

일정량 이상 발현되기 때문에

간독성물질의 인체반응

예상하기가 수월합니다.

이런 특성을 활용하여

간 독성물질을 걸러내는

기술 개발과 독성기전 연구를

수행하고 있습니다.





컴퓨터를 활용하는 실험

마지막으로
컴퓨터를 활용하는

'in silico 분야' 있습니다.

컴퓨터의 주요 부품인

반도체 칩의 절연재로 사용되는

규소(silica)에서 유래한 용어인데요.

실리콘 밸리와 같이

IT산업의 중심지를 일컫기도 하고

컴퓨터 계산을 이용하는 실험을

in silico 라고 부릅니다.

생명과학 분야에서는

포스트 지놈(genome) 시대에 걸맞게

엄청난 양의 데이터를

컴퓨터를 활용하여

분석하고 있습니다.

생물정보학의 발달과 함께

대량의 데이터를 활용할 수 있게 되었고,

그동안 놓쳤던 정보와

중요 정보의 발굴, 재구성이

가능해졌습니다.

하지만

많은 정보를 통해

유익한 결과를 낼 수도 있지만

불량 데이터를 잘 가려내야만 하는

어려움도 있습니다.

in silico 분야에서는

화학물질의 구조가 비슷하면

화학적 활성도 비슷할 것이라는

가정 하에 활용되는

분석기술(QSAR)이 활용됩니다.

분자결합 에너지를 계산하여

화학물질과 몸속의 분자의 결합정도를

예상하는 방법

연구과제에 적용하고 있는데요.

'BIT 융합 인체독성 예측 플랫폼‘ 개발에서

가장 중요하게 다루는 것은

다양한 데이터의 통합입니다.

서로 다른 실험계에서 생산된 데이터들을

간 독성을 예측하는 하나의 목표로

향하게 만드는 것이지요.

이 과정에서 각 실험계의 데이터 특성을

잘 반영하는 것이 중요합니다.

 

독성을 완벽하게 예측한다는 것이

당장 실현할 수 있는 일은 아닙니다.

그렇지만 가까운 미래에는 우리 주변에 등장하는

다양한 화학물질 중에서 위험도가 높은 것을 골라,

독성평가 대상 우선순위에 올리는 데 큰 역할을 할 것입니다.

지속적인 연구와 투자가 이루어진다면,

진정한 의미의 독성을 예측할 수 있는

순간이 올 것입니다.

**참고문헌**

생명과학대사전, 제브라피시

생명과학대사전, 물벼룩

안전성평가연구소 뉴스레터 2020 12월호

**이미지 출처**

안전성평가연구소 보도자료

pixabay