조일주 고려대 의대 융합의학교실 교수팀(조승우 연세대 생명공학과 교수, 강훈철 연세대 세브란스어린이병원 소아신경과 교수, 신효근 경북대 전자공학부 교수)은 뇌 오가노이드의 전기신호를 실시간으로 측정하여 약물의 효과를 직접 분석할 수 있는 차세대 약물 스크리닝 시스템을 개발했다고 25일 밝혔다.

이번 연구는 소아 뇌전증 환자의 줄기세포로 제작한 뇌전증 오가노이드 모델에서 직접 신경 신호를 측정했다. 이를 통해 약물이 실제로 환자에게 효과가 있는지를 즉각적으로 확인할 수 있었으며, 간접적이고 시간이 오래 걸리는 기존 평가 방식을 근본적으로 바꿀 가능성을 제시했다.

연구팀이 개발한 플랫폼은 최대 10개의 뇌 오가노이드를 동시에 배양할 수 있다. 시스템에 내장된 미세유체 칩으로 각 오가노이드에 최대 두 가지 약물을 각각 5단계 농도로 정밀하게 투입할 수 있다. 전극을 통해 오가노이드 내부의 신경 활동을 실시간으로 측정할 수 있어, 약물 효과를 뇌세포의 신경신호 반응으로 직접 판단할 수 있다. 이를 통해 기존에는 여러 번 반복해야 했던 수십 가지 약물·농도 조건을 한 번에 병렬로 실험할 수 있어, 신약개발 과정에서 시간과 비용을 크게 줄일 수 있는 고속(high-throughput) 스크리닝 기술로 평가된다. 뇌 오가노이드 기반으로 실시간 신경신호들을 동시 측정함으로써 약물 효과를 신속하게 평가할 수 있는 고속 약물 평가 플랫폼 

조일주 고려대 의대 융합의학교실(왼쪽부터). 조승우 연세대 생명공학과, 신효근 경북대 전자공학부 교수

이번 연구는 삼성미래기술육성사업과 보스턴코리아 공동연구지원사업의 지원을 받아 수행됐다. 관련 성과는 ‘어드밴스드사이언스’(Advanced Science. IF=14.1)에 ‘다중 뇌 오가노이드의 전기생리학적 활동을 활용한 원스텝 약물 스크리닝 시스템’(One-Step Drug Screening System Utilizing Electrophysiological Activity in Multiple Brain Organoids)’이라는 제목으로 게재됐다.