성균관대 조한상 교수 연구팀이 하버드 의대·캘리포니아대 버클리 연구진과 공동으로 장·혈관·뇌를 연결한 3차원 미세 생체모사 플랫폼을 개발했다.

13일 성균관대에 따르면 연구팀은 이 플랫폼을 활용해 장과 뇌 사이 양방향 신호 전달이 신경염증과 치매 병리로 이어지는 과정을 실험적으로 규명했다.

기존 장-뇌 축 연구는 혈관을 포함한 상호작용을 정밀하게 구현하지 못하는 한계가 있었다. 연구팀은 장 상피세포·미세혈관 구조·신경세포·성상세포를 통합한 시스템을 구축해 실제 인체 순환 환경을 모사했다.

실험에서 장에 세균 독소를 주입하자 장벽과 혈관벽이 손상되며 독소가 뇌로 이동했다. 그 결과 뇌 조직에서 신경염증이 발생하고 타우 단백질 축적 현상이 나타났다.

반대로 뇌에 알츠하이머·파킨슨 관련 자극을 주자 염증 신호가 혈관을 통해 장으로 전달돼 장벽 기능이 저하되는 현상도 확인했다. 연구팀은 뇌 질환이 장 건강을 악화시키는 역방향 경로를 제시한 결과라고 설명했다.

연구진은 이 기술이 장·뇌·혈관 축을 표적으로 하는 치료 전략을 평가하는 전임상 도구로 활용될 수 있다고 밝혔다. 동물실험을 보완해 신약 개발 효율을 높일 수 있다는 설명이다.

조 교수는 “신경 질환과 위장 질환 연구를 동시에 수행할 수 있는 플랫폼”이라며 “치료제 개발 전략 검증에 활용할 수 있다”고 말했다.

연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 2월 7일자에 게재됐다. 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단·치매극복연구개발사업 등의 지원을 받아 수행됐다.