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서울대뉴스

  • 서울대학교 홍보팀
  • 2017-04-27
  • 조회수 6447
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화장품과 신약을 개발하는 과정은 수차례의 동물실험과 사람 임상시험을 요구하고, 그에 따른 동물의 희생은 불가피하다. 그런데 동물 실험과 사람 임상시험을 대체할 수 있는 피부 모델이 있다면 어떠할까. 최태현 교수(의학과)는 일명 ‘피부 아바타’(피부 모델 마이크로 칩) 로 화장품과 신약개발에 새로운 시대를 열어가고 있다.
조직 공학에 대한 관심, 그리고 피부 모델 칩 개발의 출발
최태현 교수는 평소 지방 유래 줄기 세포를 이용한 ‘성형재건 수술’ 및 다양한 질병의 치료효능 증대 연구, 그리고 조직 공학분야에 관심을 갖고 있었다. 조직공학은 다양한 의학 분야에서 외상, 종양질환, 선천성 기형 등으로 인한 피부 조직 결함 재건에 근본적인 역할을 하는 의학분야이다. 그의 조직공학에 대한 관심은 자연스럽게 피부 모델 칩 개발과도 깊은 관련을 맺고 있다.
피부 아바타에 대한 아이디어의 출발은 3년여 전인 2014년 8월께였다. 최교수는 미국 연수기간 동안 미국에서 랩칩에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는 것을 목격하고, 성형외과와 관련된 피부에 대한 랩칩 연구가 있는지를 학술 사이트에서 찾아보았다. 그러나 그때까지 아직 피부를 완전히 모사하는 수준의 피부 모델 칩 개발 연구는 없다는 것을 알고, 귀국 후 바로 관련 인사들과 만나 연구하기 시작하였다.
*랩칩: 정식 명칭은 ‘랩온어칩(Lap on a chip)으로, 손톱만한 크기의 칩에서 실험실에서 할 수 있는 연구를 가능하게 만든 장치를 의미한다. DNA칩이나 단백질칩을 한 단계 발전시킨 ’바이오칩‘이며, 극미량의 샘플로 실험과 연구를 신속히 진행 할 수 있는 차세대 진단, 분석 장치.
실패를 경험한 후 완성된 피부아바타
이렇게 시작된 연구에서 실험 성공까지는 2년 반의 시간이 걸렸다. ‘세계 최초’로 진행된 연구였기에 어려움도 많았다. “처음 연구를 시작 할 때, 칩 디자인 때문에 많은 고민을 했습니다. 세계에서 최초로 사람 피부와 매우 유사한 피부 모형을 개발하는 연구이기 때문에, 관련 데이터가 많이 없었기 때문이죠.” 칩을 어떻게 디자인 할지 실패를 거듭한 끝에, 최교수팀은 ‘스킨 칩’을 개발했다. 이 ‘스킨칩’은 피부 구조와 가장 비슷하며 실험에 사용하는 단백질도 많이 얻을 수 있다.
‘피부 아바타’는 표피, 진피, 혈관으로 구성된 실제 인체 피부와 비슷하게 모사하여 각 층의 해당 세포를 배양해 붙인 인공피부 장기이다. 인체의 피부 반응실험에서 실제 피부를 대체하는 역할을 수행할 수 있다. 기존의 실험관 연구와 달리, 실험에서 피부 내에서 나타나는 상호작용을 관찰하고 조절할 수 있다는 장점도 있다. 또, 피부아바타는 매우 크기가 작은 칩인데, 이처럼 작은 크기를 구현하기 위하여 미세유체기술, 미세공정(MEMS) 및 조직공학 기술이 접목되었다. “배양된 세포에 괴사인자(TNFa)를 이용해 피부질환의 공통적 원인인 피부 염증을 유도하고, 그 때문에 발생되는 사이토카인을 분석합니다. 또한, 정상상태와 염증상태, 약을 투여한 상태의 세포 결합을 관측하고 부종을 모사할 수도 있습니다.”
화장품과 신약개발, 피부아바타의 잠재된 가능성
피부아바타를 통해, 화장품이나 신약개발에서 시간과 비용을 확연히 절감할 수 있을 것으로 기대된다. 신약 1개를 개발하는데 대략 10여년의 시간과 8,000억 원 이라는 막대한 비용이 소모되고 있다. 그런데, 피부아바타가 상용화되면 이를 대체하여 시간과 비용을 줄이고, 동물실험도 줄여나갈 수 있다.
물론, 최교수의 연구는 현재진행형이다. 아직은 개발 초기 단계이기 때문에 완벽하게 동물실험을 대체할 수 있지는 않지만, 향후 5년 내에는 동물실험을 완전히 대체할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 동물실험과 관련한 동물 존엄성 논란이 계속되는 가운데, 동물실험을 대체 할 수 있는 피부 아바타의 상용화는 더욱 절실하다. “2013년 유럽은 화장품개발 관련 동물실험을 전면 금지했습니다. 이에 따라, 화장품 개발에서 피부 자극성, 피부 감작성 실험을 동물대체실험법으로 해야 합니다. 앞으로 5년 정도의 연구를 더하면, 이러한 실험은 저희 칩으로 할 수 있을 것으로 기대합니다.”
홍보팀 학생기자
주예진(인류학과 14학번)
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