항암제의 심장 독성을 테스트하는 칩 위의 심장

(Cedars-Sinai investigators used a unique 3D chip to examine the effects of chemotherapy on different types of heart cells. Credit: Sharma Lab at Cedars-Sinai)

항암치료의 가장 큰 단점은 암세포는 물론 정상 세포에게도 해롭다는 것입니다. 이런 항암제 가운데 콩팥이나 심장 조직에 특히 해로운 경우 잘못하면 득보다 실이 더 클수도 있습니다. 그런만큼 항암치료는 부작용을 고려해 신중하게 결정해야 합니다.

시더스 사나이 메디컬 센터 (Cedars-Sinai Medical Center)의 연구팀은 항암제의 심장 독성을 좀 더 쉽게 파악할 수 있는 줄기 세포 기반의 인공 심장 세포인 칩 위의 심장 (heart-on-a-chip)을 개발했습니다.

사실 항암제의 독성 테스트를 위한 심장 세포 배양한 연구는 이전에도 있었습니다. 하지만 몇 가지 종류의 심장 세포를 배양하는 것으로는 정확한 약물 테스트가 어려웠습니다.

연구팀은 줄기 세포를 이용해 두 가지 종류의 심장 세포를 배양한 후 이들을 서로 체액으로 연결하되 별도의 칩에 담아 독립성을 보장했습니다. 그리고 실제 심장이 박동하는 것처럼 움직이게 했습니다. 실제 심장 조직과는 물론 다르지만, 비슷한 환경을 칩 위에서 최대한 재현한 것입니다. 재현한 조직은 심장 근육과 혈관입니다.

이 상태에서 연구팀은 심장 독성을 지닌 항암제인 VEGFR/PDGFR 억제 타이로신 키나제 억제제 (VEGFR/PDGFR-inhibiting tyrosine kinase inhibitor)를 투여해 심장 근육 및 혈관에 손상이 있다는 것을 증명했습니다. 새로 개발된 신약에서 애매한 동물 대신 사람 세포를 이용한 바이오 칩으로 직접 테스트할 수 있는 근거를 마련한 셈입니다.

실제 약물 개발에서 얼마나 유용할지는 두고봐야 알겠지만, 관련 기술이 크게 발전하면 애꿏은 실험 동물을 희생하는 일도 줄어들 수 있지 않을까 기대해 봅니다.

참고

https://medicalxpress.com/news/2024-02-heart-chip-chemotherapies-cancer-drugs.html

Maedeh Mozneb et al, Multi-lineage heart-chip models drug cardiotoxicity and enhances maturation of human stem cell-derived cardiovascular cells, Lab on a Chip (2024). DOI: 10.1039/D3LC00745F

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