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[출연연추천기술⑧]3D세포배양기반 '신약플랫폼' 구축

김기영 한국화학연구원 박사팀, '3D 세포 배양기반 신약 효능·독성 평가 플랫폼 구축
인공지방모델·고속대량 스크리닝·3D 세포 공동배양기구로 국내 3차원 세포배양 시장 확장 기대
출연연 기술사업화 공동마케팅 정보제공·윤병철 기자 bravodv@HelloDD.com 입력 : 2019.03.21|수정 : 2019.03.22
당뇨병 치료제 목표 모식도 <그림=화학연 제공>당뇨병 치료제 목표 모식도 <그림=화학연 제공>

의약품 개발 초기에 약효와 독성 테스트는 필수다. 글로벌 제약사들과 각국 규제기관은 효능과 독성을 조기에 예측하고 신약개발 전반에 소요되는 투자를 절약할 플랫폼 기술 확립을 위해 힘쓰고 있다.

그러나 낮은 세포 경도와 단기성 배양·세포 손실과 이미지 분석 난해·공동배양 불능 등의 문제를 완전히 극복하지 못했다. 다만 일부 선진국에서 동물이 아닌 세포를 활용해 약물 감응성이나 정확도가 우수한 '3차원 배양 플랫폼' 기술 사례가 등장하기 시작했다.

김기영 한국화학연구원 박사팀은 기존 2차원 세포배양 기반 약물 효능평가의 한계를 극복한 '3차원 세포배양기반 신약효능 및 독성평가 플랫폼(이하 3D 신약 플랫폼)'을 구축했다.

이 기술은 지방세포와 마크로파지의 3차원 공배양 방식으로, 인슐린에 대한 당수용 능력 저하와 대사증후군 환자의 특징을 갖는 인공지방모델의 제작과 배양이 가능하다. 또한 지방 입자의 정량화와 글루코스 수용성 고속대량 스크리닝(High Throughput Screening) 프로토콜을 개발했다. 

연구팀은 약물 효능·메커니즘 분석이 용이한 3D 세포 공동배양기구도 만들었다. 기존 배양기구보다 세포 성장을 돕는 에너지원 공급과 3D 지지체 삽입과 제거가 쉬우며 내구성이 높은 세포를 만들 수 있다. 이로써 특정세포의 약효와 메커니즘, 바이오마커 분석이 용이해 신약 목표발굴 기초연구가 가능하다. 

3차원 세포공동배양 기구 <그림=김기영 화학연 박사팀 제공>3차원 세포공동배양 기구 <그림=김기영 화학연 박사팀 제공>

'그랜드뷰 리서치'의 조사에 따르면, 3D 세포배양 시장은 2016년 5.6억 달러에서 2022년 47억 달러로 연평균복합성장률 14.8%씩 지속 성장을 전망한다. 현재 국내 3차원 세포배양 시장은 세계 시장의 2%에 불과하다.

김 박사팀은 고효율의 신약 스크리닝으로 신약 개발 시간과 비용을 획기적으로 줄이고, 실험동물 희생을 감소시키며, 강화되는 국제규제에도 대응이 가능한 경쟁력있는 국산 신약 플랫폼을 기대한다. 

기술 도입 기대 효과
▲대사증후군 환자 특성 간는 인공지방모델 제작·배양  
▲지방 입자 정량화·글루코스 수용성 고속대량 스크리닝  
▲약물 효능·메커니즘 분석 용이 3D 세포 공동배양
 
관련특허 지방세포와 마크로파지의 3차원 공동배양방법 등 14건(한국, 미국, 일본, 유럽)
권리자 한국화학연구원
Keyword #세포 #마크로파지 #3차원 #배양
문의처 [소속]
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[담당자]
서원우 연구원
[연락처]
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[담당자]
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Lab [소속]
한국화학연구원
[연구자]
김기영 박사
 
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