인하대학교는 기계공학과 김선민 교수팀이 과학기술정보통신부의 ‘2023년 기초연구실 후속 지원사업’에 선정됐다고 10일 밝혔다.

김선민 교수팀은 ‘복합 장기 및 in vivo 모델 메타플랫폼 기초연구실’을 주제로 바이오 의료융합 분야 과제에 선정됐다. 김선민 교수는 생명공학과 권순조 교수, 전태준 교수, 경희대학교 기계공학과 허윤정 교수와 공동연구를 수행하게 된다. 2023년 3월부터 2026년 2월까지 3년 동안 총 15억 원을 지원받는다.

앞서 김선민 교수팀은 2020년 ‘산소 제어 및 병렬 혈액순환 미세유체 시스템 기반 복합 장기칩 연구실’을 주제로 기초연구실 지원사업에 선정됐다. 간, 신장과 같은 서로 다른 장기 조직을 하나의 혈액순환 모사 시스템으로 구현해 복합 장기 칩을 개발하는 내용이다.

이번 연구는 지난 3년 동안의 연구 성과를 기반으로 이를 확장·발전시킨 것이다. 핵심 장기·조직 4종을 포함해 다양한 대사를 모사할 수 있는 복합 장기 칩을 구축할 예정이다.

노령 인구의 건강한 삶을 위협하는 당 대사 관련 질환을 연구하기 위해 간, 췌장, 근육, 지방 등 핵심 장기·조직 4종으로 구성된 복합 장기 칩을 구축하고 장기·조직 간 상호작용을 기반으로 대사 과정을 모사한다.

복합 장기 칩은 인체 유래 세포를 이용해 인간 장기를 작은 칩 상에 모방한 것이다. 생체 유사도가 높아 신약 개발 과정 등에서 인체 임상실험을 효과적으로 대체할 수 있는 차세대 플랫폼이다.

하지만 여러 장기·조직 외에도 다양한 요인들이 상호작용하는 실제 체내 대사를 완벽히 반영하기 어렵다는 점이 장기 칩의 대표적인 한계점이다. 이를 보완하기 위한 연구가 전 세계적으로 활발히 진행되고 있다.

김선민 교수팀도 이 같은 한계점을 보완하기 위한 방안으로 모델 동물(예쁜꼬마선충)을 이용해 관련 질병을 모방한 뒤 복합 장기 칩 내 대사와 함께 연계해 대사·질병 기전 연구를 진행한다. 생체 내·외 대사를 모두 연구할 수 있을 뿐 아니라 비교·분석을 통해 상호 보완이 가능하기 때문이다.

기초연구실 지원사업은 과학기술정보통신부가 지원하고 한국연구재단이 운영·관리한다. 전문 분야에 소규모 기초연구 그룹을 지원해 국가 경쟁력 확보를 위한 신기술 개발과 신진 연구자 육성을 목표로 한다.

3년 동안 기초연구실 사업을 수행한 연구그룹의 연구 성과 와 후속 계획을 평가한 뒤 우수한 연구그룹을 선정해 추가로 3년 동안 연구를 지원하고 있다. 올해 총 95개 과제를 대상으로 평가해 19개 과제를 선정했다.

연구 책임을 맡은 김선민 인하대 기계공학과 교수는 “이번 연구에서 구현하고자 하는 최종 플랫폼은 연구팀이 현재 가지고 있는 핵심 기술을 바탕으로 체외(in vitro), 체내(in vivo) 플랫폼을 모두 아우르는 것”이라며 “기존 체외 플랫폼이 가지는 한계점인 실제 생체 내 대사와의 간극을 효과적으로 줄이는 ‘복합 장기 칩·모델 동물 통합 플랫폼’을 구축할 수 있도록 하겠다”고 말했다.