[한국대학신문 이정환 기자] 한림대학교(총장 최양희) 미래융합스쿨 융합신소재공학전공 박민 교수 연구팀이 5월 국제학술지인 〈Talanta 〉(IF: 6.556, Chemistry, Analytical 분야 Q1 등급)에 논문을 게재했다.

선정된 논문의 제목은 ‘Development of albumin monitoring system with hepatic hypoxia-on-a-chip’으로, 해당 연구는 경희대(총장 한균태) 기계공학과 허윤정 교수 연구팀과 공동연구로 진행됐다. 해당 논문의 공동 1저자는 한림대 김지영 박사과정생과 경희대 한유나 박사다.

해당 연구에서는 생체 내 간 질환 환경과 유사한 저산소증을 간 칩에서 모사하기 위해 저산소 환경에서 세포를 배양하는 모델을 제안했다. 산소제거채널을 간세포 배양채널 위에 얇은 가스 투과성 막을 사이에 두고 수직으로 적층해 10분 이내로 5% 이하의 저산소 환경을 빠르게 유도할 수 있었다. 제작된 간 칩에서 배양된 세포에서 저산소 환경 바이오마커 (HIF-1α, HIF-2α)의 발현을 확인했다.

연구팀은 알부민(albumin) 전기화학 바이오센서를 제작해 해당 저산소증이 구현된 간 장기 칩에서의 생리현상을 모니터링했다. 알부민은 생체내에서 분자 운반체, 항염증, 안정화 , 삼투압 조절 등 다양한 역할을 한다. 이러한 알부민은 간세포에서만 분비되기 때문에, 간 기능을 대변하는 바이오마커로 활용되고 있다.

금 전극 위에 알부민과의 결합력을 가지는 항체를 화학적으로 고정화해 분자인지막을 형성하고, 이를 활용해 간 장기 칩의 간세포에서 분비되는 알부민의 농도를 모니터링했다. 그 결과 저산소증 조건 이전에 왕성히 분비되던 알부민이 저산소증 조건에서 급격히 분비량이 줄어드는 것을 확인했다. 알부민 분비량의 변화는 저산소 환경에서 배양한 간세포의 알부민의 mRNA 발현량 변화와 같은 결과를 나타냈다.

이를 통해 인체 장기 칩과 적층된 바이오센싱 시스템을 활용해 장기 칩의 생리현상을 모니터링 할 수 있음을 확인했다. 또한 이를 약물 스크리닝에 적용하면, 약물의 생리적 작용에 관련한 분석 및 예측에 기여할 것으로 기대된다.

한편, 박민 교수와 허윤정 교수는 지난 5년간 인체 장기 칩, 미세바늘, 바이오센서 및 진단검사 관련 공동연구를 진행하고 있다.