유동 기반 인체 조직 모델, 강화된 면역 반응 확인… 다중 장기 독성 플레이트는 약물 시험 발전

유동 기반 인체 조직 모델은 정적 배양으로는 놓칠 수 있는 면역 반응을 드러내고 있으며, 새로운 다중 장기 플레이트는 약물 유발 독성 시험을 발전시키고 있다. 유동 기반 모델에서 이중특이적 T세포 결합제(BiTE)인 블리나투모맙은 정적 배양과 비교해 표적 암세포 사멸을 더 높은 수준으로 유도하고 사이토카인 방출을 증가시켰다. 별도의 개발로, Sartorius(독일 괴팅겐)는 생체 내 인간 생리를 모방하여 약물 독성 연구를 개선하도록 설계된 간, 신장 및 장의 고급 3D 인체 조직 모델을 갖춘 96웰 다중 장기 독성 플레이트(MOTP)를 도입했다.

Mera 유동 기반 플랫폼은 생리적 유동에 더 가깝게 일치하는 지속적인 순환이 암세포-면역세포 상호작용을 강화함을 입증했다. 정적 조건에서 대조군과 치료군 사이에 통계적으로 유의한 차이는 관찰되지 않았고(약 1.1배 감소), Mera 유동 조건에서는 B세포 수가 고도로 유의하게(>2배) 감소하여(p < 0.001) BiTE 유도 B세포 사멸을 나타냈다. 유동 조건에서는 무유동 조건에 비해 젖산탈수소효소(LDH) 방출이 약 1.7배 증가하여 표적 세포 용해가 증가했음을 시사했다. Mera 유동 조건에서 사이토카인 발현(TNF-α, IFN-γ 및 IL-2)은 정적 조건에 비해 1.5~2배 유의하게 증가했다. 가장 두드러진 효과는 IFN-γ와 IL-2(약 2배)에서 관찰되었으며, 이는 면역세포 활성화와 효과기 기능의 핵심 지표이다.

이러한 결과는 유동 조건이 정적 시스템에서는 관찰되지 않는 강화된 세포독성 활성과 함께 더 강력하고 다기능적인 T세포 반응을 촉진함을 보여준다. Mera와 같은 유동 기반 인간 관련 플랫폼은 생리적 유체 역학을 재현하고 지속적인 면역세포 이동을 가능하게 하여 생체 내 면역 미세환경에 더 가까운 조건을 만든다. 동적 유동은 사이토카인 역학의 실시간 모니터링을 가능하게 하여 과도한 면역 반응을 조기에 식별할 수 있게 한다. 사이토카인 방출 증후군(CRS)은 T세포 결합 요법과 관련된 가장 중요한 안전 문제 중 하나로 남아 있다. 정적 시험관 내 시스템은 동적 면역 상호작용을 포착하지 못하며, 동물 모델은 종종 임상적 타당성이 부족하다. 이 접근법은 CRS 위험에 대한 면역요법의 조기 스크리닝을 가능하게 한다.

Sartorius 다중 장기 독성 플레이트는 Incucyte S3 및 Cytotox Green Dye와 같은 도구와 통합되어 실시간 이미징, 용량-반응 분석 및 EC50 계산을 가능하게 하며, 동물 시험에 대한 예측 가능하고 비용 효율적인 대안을 제공한다.

시험관 내 시스템은 인간 생물학을 모델링하는 필수 도구가 되었으며, 실험적으로 다루기 쉬운 환경에서 발달, 생리학 및 질병에 대한 기전 연구를 가능하게 한다. 줄기세포 생물학, 조직 공학, 생체재료 및 미세유체공학의 발전은 2D 세포 배양과 3D 스페로이드에서 오가노이드, 장기 온 칩 기술, 다중 장기 미세생리계에 이르기까지 점점 더 정교한 플랫폼의 개발을 주도했다. 이러한 모델은 조직 구조, 세포 상호작용 및 생리적 기능의 주요 특징을 포착하면서 약물 발견, 독성 시험 및 중개 연구를 개선할 기회를 제공한다. 인간 세포 기반 모델이 계속 발전함에 따라 점점 더 전통적인 동물 모델을 보완하거나 대체하는 새로운 접근법(NAMs)으로 사용되고 있다.

이 분야의 최근 발전에는 약물 유발 간독성에 대한 세포 유형별 기여를 식별하는 면역능 간 온 칩 플랫폼, 세 가지 약물 감수성 시험을 위한 균일한 TNBC 오가노이드를 생성하는 중력 구동 오가노이드 관류(GDOP) 칩, 생물학적 제제의 조혈 및 면역독성 효과를 분석하는 인간 골수 미세생리계, 그리고 혈관 환경에서 지카 바이러스 감염을 모델링하는 조작된 인간 태반 오가노이드 미세생리계가 포함된다. 또한, 축삭 다발로 연결된 여러 대뇌 오가노이드는 복잡하고 임계에 가까운 역학을 보이는 루프 커넥토이드를 형성하여 광유전학적 동조를 가능하게 하고 신경 네트워크의 시험관 내 연구를 강화한다.