장기칩(Organ-on-a-chip)으로 인간 질병 모델링
동물 생명윤리 족쇄에서 벗어나, 빠르고 정확하게 최상의 약물 검증
오가노이드(organoid) 활용, 질병 진단, 치료 플랫폼 기대
인간의 질병 치료를 위해서 많은 동물이 임상시험이라는 미명 하에 희생되고 있다. 동물 생명윤리 문제가 꾸준히 거론되고 있는 가운데, 이 문제에 해법을 제시할 장기칩(Organ-on-a-chip) 연구가 주목받고 있다. 물론 장기칩이 동물 생명윤리 문제에 포커스를 맞춘 연구는 아니지만, 장기칩이 미칠 파급효과는 이제까지 임상시험의 부작용과 단점들을 해결할 수 있어 앞으로 기대가 큰 연구 분야다.
초소형 바이오칩에서 장기칩 오가노이드(organoid)까지
미세유체역학을 전공했다는 강성민 교수는 미국 조지아공대 의생명공학과에서 박사후연구원으로 일하면서 폐칩을 만드는 과정에 참여할 수 있었다. 이를 통해 상명대 그린화학공학과에 임용돼 미래 바이오기술 분야를 맡고 있다. 화학공학과에서 생명공학으로 그리고 의생명공학까지, 다양한 전공을 거치며 융합력을 키운 그는 미세유체역학에 전문성을 두고 생체 적용 가능한 초소형 바이오칩을 연구했고, 더 나아가 인간 장기를 모방한 장기칩에 큰 흥미를 느껴, 장기칩 선진국인 미국에서 학문의 깊이를 더할 수 있었다. 그가 미국에 갈 당시 우리나라에서는 장기칩이라는 단어조차 생소하던 때였다. 장기칩은 특정장기를 모사한 칩 내부에 살아있는 장기를 구성하는 세포를 배양함으로써, 해당 장기의 기능과 특성뿐만 아니라, 역학적, 생리적 세포 반응을 모방하는 기술이다. 국내에서는 생소한 장기칩에 도전하기까지 결단이 필요했을 것 같은데, 강성민 교수는 “새로운 걸 즐긴다”라며 동물애호가로서 동물 생명윤리와도 밀접한 장기칩에 많은 관심이 갔다고 전했다. 그는 학부 시절 공부보다는 자동차를 좋아해 학교에서 특이한 차를 운전하는 사람으로 유명했다고 자신을 소개했다. 그가 주목받는 신진연구자가 되기까지 과정이 많은 학생의 흥미를 끌 것 같았다. “교수님은 공부에 관심이 없으셨는데 어떻게 교수가 되셨어요?” 학생들이 이런 질문을 던지지 않을까? 강 교수는 스스로는 희망이 없다고 느꼈던 자신에게 힘을 실어 준 스승들을 언급하며 “제가 긍정의 힘, 가르침의 힘을 겪었기 때문에 겸손하고 성실한 학생이라면 사회에 필요한 인재로 키워낼 자신이 있습니다”라고 밝혔다. 상명대에 부임한 후 그는 마이크로 바이오 유체역학 실험실을 열고 연구원들과 ‘미세생리학적 환경 모사를 통한 맞춤형 오가노이드 장기칩 개발’ 과제수행에 집중하고 있다. 오가노이드(organoid)는 줄기세포 또는 모세포를 3차원적으로 배양하거나 재조합해 만든 장기유사체로, ‘미니 장기’, ‘유사 장기’라고도 한다. 강 교수는 자체적으로 장기칩 플랫폼기술을 개발하고 오가노이드를 배양해 마지막으로는 바이러스, 미세먼지와 같은 생물학적 유해인자 평가와 약물효능테스트까지 진행하겠다는 연구계획을 세우고 있다. 얼마 전에는 장기칩에 대한 최근 동향을 논문으로 작성해 한국바이오칩학회 학술상을 받기도 했다. 그는 장기칩 리뷰논문으로 동료연구자들에게 정보를 제공하고, 합심해서 국내 장기칩 발전에 이바지하고 싶은 마음이 큰 신진연구자다.
모든 장기칩의 결정체, ‘사람칩’을 만드는 날까지
오가노이드 장기칩은 인체 내 세포의 복잡한 메커니즘을 작은 칩에 모두 구현해낼 수 있어 신속 정확하게 질병을 진단하거나 치료할 수 있는 신기원을 열었다. 특히 오가노이드 플랫폼기술은 다양한 장기를 구현해 낼 수 있다는 점에서 앞으로 기대가 크다. “질병을 진단하고 치료할 수 있는 플랫폼을 만들어 최상의 질병 모델링을 제공하는 것이 최종 목표이며, 다양한 질병 중에서도 현재는 암을 모사할 수 있는 미세유체칩을 개발하고 있습니다” 그는 암중에서도 여성 암 1위라는 불명예를 안고 있는 유방암과 남성 암 1위로 손꼽히는 폐암에 집중하고 있다. 많은 사람이 고통받는 암을 연구한다는 것도 의미가 깊지만, 세포 칩으로 암세포의 신비한 메커니즘을 밝혀낼 수 있어 학문적인 발전에도 기여할 수 있을 것으로 보인다. 더 나아가 그는 사람마다 세포가 달라서 그 사람의 맞춤형 칩을 만드는 것도 큰 연구계획이라고 소개했다. “오가노이드 플랫폼기술로 다양한 장기들을 모사할 수 있으며 눈칩, 심장칩, 폐칩 등 모든 장기가 다 모이면 사람칩이 될 수 있습니다. 장기칩 연구에 몸담고 있다 보니, 사람칩이 제 꿈이 됐습니다. 사람을 대체할 수 있는 생체플랫폼은 앞으로 바이오산업의 눈부신 발전을 가져올 것입니다”
성실과 겸손은 잠재력을 키울 수 있는 가장 큰 원동력
강성민 교수는 암 모델링과 더불어 탈모 치료 연구도 진행하고 있다. 남녀 모두 관심을 가지는 탈모지만, 정확한 데이터를 바탕으로 한 탈모 치료 약물에 대해서는 물음표다. 이에 그는 관련 분야를 블루오션으로 생각하고 탈모 치료에 도움 줄 수 있는 모낭 오가노이드 배양 플랫폼 개발 연구를 산학협력으로 진행하고 있다. “대학생 때 방황을 오래 해서 좀 늦은 나이에 연구자의 길을 선택했어요. 막상 선택하고 보니 저하고 너무 잘 맞는 일이었죠. 그래서 저는 학생들에게 방황하며 시간을 낭비하지 말고, 하루라도 빨리 진학과 취업을 결정하라고 이야기합니다. 상명대에서는 학생들을 위한 다양한 지원제도가 마련돼 있습니다. 성실함과 겸손함을 갖춘 학생이라면 저는 그 학생의 잠재력을 잘 키워낼 자신이 있습니다. 학생들을 보고 있으면 예전에 제가 생각나서 쓴소리를 자주 하는데, 성실히 버텨주고 있는 학생들에게 고맙습니다”
[이슈메이커=임성희 기자]
