전통적인 동물실험 방식은 환경호르몬 등 유해 물질의 독성 평가에 있어 윤리적, 과학적 한계를 드러내 왔다. 특히 배아 및 태아의 발달 과정에 미치는 영향을 파악하기 위해서는 난자나 수정란을 얻기 위한 동물실험이 불가피했으며, 이는 비동물성 대체 연구의 필요성을 절감하게 하는 배경이 되었다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 건국대학교 첨단바이오공학부 도정태 교수 연구팀이 획기적인 솔루션을 제시했다.
연구팀은 난자나 수정란을 전혀 사용하지 않고, 오직 줄기세포만을 이용하여 ‘인공배반포(blastoid)’를 제작하는 기술을 개발했다. 이 인공배반포를 활용함으로써 기존 연구의 한계를 극복하고 환경호르몬인 ‘비스페놀 A(BPA)’의 배아 독성을 평가하는 플랫폼을 성공적으로 구축했다. 비스페놀 A는 플라스틱 용기, 식기, 물병, 통조림 내부 코팅, 영수증 감열지 등 우리 일상에서 흔히 접할 수 있는 물질로, 생식 및 발달 과정에 부정적인 영향을 미칠 가능성이 지속적으로 제기되어 왔다.
이번 연구 결과는 환경 분야 국제학술지 Environment International에 게재되었으며, 생물학연구정보센터(BRIC) 선정 ‘한국을 빛낸 사람들(한빛사)’ 논문으로도 등재되는 성과를 거두었다. 실험 결과, 비스페놀 A는 인공배반포의 형성과 체외 착상 과정을 모두 억제하는 것으로 나타났다. 연구팀은 이러한 현상이 세포 내 활성산소(ROS) 증가로 인한 산화 스트레스 때문임을 규명했으며, 항산화제인 글루타치온(GSH)을 처리했을 때 산화 스트레스가 억제되고 배반포 형성과 착상 효율이 회복되는 것을 확인했다.
건국대학교 도정태 교수는 “이번 연구는 동물 난자를 사용하지 않고도 초기 배아 발달 단계에서의 독성을 평가할 수 있다는 점에서 윤리적, 과학적으로 매우 큰 의미를 지닌다”고 강조했다. 이어 “향후 이 플랫폼은 환경호르몬뿐만 아니라 다양한 인체 유해 물질의 비임상 독성 평가와 생식독성 연구를 대체하는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대된다”고 덧붙였다.
이러한 연구 성과는 환경호르몬을 비롯한 유해 물질의 독성 평가를 위한 동물실험 대체 기술 개발에 있어 새로운 전환점을 마련한 것으로 평가받고 있다. 또한, 생식의학과 환경과학 분야 모두에서 광범위하게 활용될 수 있는 잠재력을 가지고 있어 향후 관련 연구 분야의 발전과 더불어 인체 및 환경 보호에 크게 기여할 것으로 전망된다. 본 연구에는 건국대 첨단바이오공학부 강유경, 이예지 석사과정생이 공동 제1저자로 참여했으며, 도정태 교수가 교신저자로서 연구를 총괄했다.
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