기존 동물실험 방식이 가진 윤리적, 과학적 한계를 극복하기 위한 노력이 새로운 국면을 맞이하고 있다. 특히 환경호르몬의 배아 독성 평가 과정에서 동물 난자 채취의 불가피성이라는 문제점이 지속적으로 제기되어 왔다. 이러한 문제를 해결하고자 건국대학교 첨단바이오공학부 도정태 교수 연구팀이 동물 난자 없이 줄기세포만으로 만든 ‘인공배반포(blastoid)’를 활용하여 환경호르몬의 배아 독성을 평가하는 플랫폼 개발에 성공하며 윤리적 연구의 새 길을 제시했다.
이 연구는 환경 분야의 권위 있는 국제학술지인 Environment International에 게재되었으며, 생물학연구정보센터(BRIC)의 ‘한국을 빛낸 사람들(한빛사)’ 논문으로도 선정되는 등 학계의 주목을 받고 있다. 이번 성과는 플라스틱 용기, 식기, 통조림 내부 코팅 등 일상생활에서 널리 사용되는 대표적인 환경호르몬인 ‘비스페놀 A(BPA)’가 생식 및 발달 과정에 미칠 수 있는 부정적 영향을 동물실험 없이 평가할 수 있게 되었다는 점에서 큰 의의를 갖는다. 이전까지는 이러한 독성 평가를 위해 동물로부터 난자나 수정란을 채취해야 하는 절차가 필수적이었으나, 이번 연구는 이러한 과정을 원천적으로 배제하며 연구의 효율성과 윤리성을 동시에 높였다.
연구팀은 난자나 수정란을 전혀 사용하지 않고 줄기세포만을 이용해 인공배반포를 제작했으며, 이를 통해 환경호르몬이 배아 발달을 저해하는 효과를 정밀하게 분석했다. 실험 결과, 비스페놀 A가 인공배반포의 형성 과정뿐만 아니라 체외 착상 단계까지 모두 억제하는 것으로 확인되었다. 더 나아가 연구팀은 이러한 독성의 주요 원인이 세포 내 활성산소(ROS) 증가로 인한 산화 스트레스임을 밝혀냈으며, 항산화제인 글루타치온(GSH) 처리를 통해 활성산소 증가가 억제되고 배반포 형성 및 착상 효율이 회복되는 결과를 확인함으로써 독성 메커니즘에 대한 심층적인 이해를 제공했다.
건국대학교 도정태 교수는 이번 연구가 동물 난자를 사용하지 않으면서도 초기 배아 발달 단계에서의 독성을 평가할 수 있다는 점에서 윤리적, 과학적 의미가 매우 크다고 강조했다. 앞으로 이 플랫폼은 환경호르몬뿐만 아니라 다양한 인체 유해 물질에 대한 비임상 독성 평가와 생식독성 연구를 대체할 수 있는 핵심적인 도구로 발전할 것으로 기대된다. 이는 환경호르몬 등 유해 물질의 독성 평가를 위한 동물실험 대체 기술 개발에 새로운 전환점을 마련하는 동시에, 생식의학과 환경과학 분야 모두에서 폭넓은 활용 가능성을 보여주고 있다. 이번 연구는 과학기술정보통신부 중견연구자지원사업과 농림식품기술기획평가원 고부가가치식품기술개발사업의 지원을 받아 수행되었다.
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