GenX 노출 농도에 따른 대뇌 오가노이드 크기 비교. KIT 제공국가독성과학연구소(KIT)는 융합독성연구센터 가민한 박사 등 연구진이 사람 줄기세포로 만든 대뇌 오가노이드(미니 뇌)를 이용해 대표적인 과불화화합물(PFAS) 대체물질인 GenX의 발달신경독성을 규명했다고 13일 밝혔다.
연구진은 대뇌 오가노이드에 GenX를 지속적으로 노출한 결과, 오가노이드 크기가 최대 35% 감소하고 신경전구세포 증식과 신경세포·성상교세포 생성이 저해되는 것을 확인했다.
또 흥분성과 억제성 시냅스가 모두 감소했으며, 다중전극어레이(MEA) 분석에서는 신경세포의 자발적 전기활동과 동기화도 현저히 감소해 정상적인 신경망 형성과 기능이 함께 저하되는 것으로 나타났다.
연구진은 연구 과정에서 예상과 다른 결과를 통해 GenX의 독성 기전을 밝혀냈다. 처음에는 오가노이드가 작아진 원인이 세포사멸 때문일 것으로 추정했지만, 세포사멸 분석에서는 유의한 차이가 나타나지 않았다.
이후 뇌실대 구조와 신경로제트를 정밀 분석한 결과, GenX는 세포를 죽이는 것이 아니라 뇌가 성장하는 과정 자체를 억제한다는 사실을 확인했다. 이어 전기생리학적 분석에서도 신경 신호가 감소한 것을 확인하면서 구조적 변화가 실제 기능 저하로 이어진다는 점을 입증했다.
이번 연구는 동물실험 대신 사람 유래 대뇌 오가노이드를 활용해 발달신경독성을 다각도로 평가해, 차세대 대체시험법의 활용 가능성을 제시했다. 또 PFAS 대체물질도 새로운 위해성을 가질 수 있음을 보여줘 향후 화학물질 안전성 평가와 국제 시험가이드라인 개발의 과학적 근거로 활용될 것으로 기대된다고 연구진은 설명했다.
이번 연구의 주저자인 현성애 박사는 "이번 연구는 인간 유래 오가노이드 플랫폼으로 발달신경독성을 다층적으로 평가한 사례"라며 "국제적으로 활용가능한 표준화된 시험체계를 구축해 신규 화학물질의 안전성을 보다 빠르고 정확하게 평가할 수 있도록 연구를 이어가겠다"고 말했다.
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