[연구필요성]
산전 스테로이드 투여는 조산이 예상되는 경우 태아 폐 성숙을 목적으로 사용되고 있으나, 정확한 기전과 적정 용량에 대하여 알려진 바가 없음. 이에 태반-태아 폐 장기칩(placenta-fetal lung organ chip)을 개발하여 스테로이드가 태반을 통과하여 태아 폐에 도달하였을 때의 효과에 대하여 실험하고자 함.
[연구성과/기대효과]
최근 각광받고 있는 장기칩(organ-on-a-chip) 기술을 모체태아의학에 적용한 연구로, 최초로 태반과 태아의 장기(폐)를 모두 미세생리학 분석 플랫폼에 구성하여, 임상적으로 많이 투여되고 있는 약물인 코르티코스테로이드의 작용과 부작용을 확인하였음.
임산부에게 투여하는 약물이 태아에게 미치는 영향을 확인하기 위한 임상시험은 윤리적·연구방법론적으로도 매우 어렵고 한계가 있음. 임신을 생리학적·생물학적으로 미세생리학 분석 플랫폼에서 재현하는 것은, 임신 중 약물이 모체 및 태아에게 미치는 영향을 모니터링하는 데 유용한 연구방법이 될 수 있음을 보여준 연구임.
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산전 스테로이드 투여는 조산이 예상되는 경우 태아 폐 성숙을 목적으로 사용되고 있으나, 정확한 기전과 적정 용량에 대하여 알려진 바가 없다. 이에 태반-태아 폐 장기칩(placenta-fetal lung organ chip)을 개발하여 스테로이드가 태반을 통과하여 태아 폐에 도달하였을 때의 효과에 대하여 실험하고자 하였다.
미세생리학 분석 플랫폼(microphysiological analysis plaform, MAP)에 태반과 혈관, 태아 폐 세 가지 공간으로 구성하여 각각 세포를 배양하여 층을 구성하고 여러 가지 농도의 베타메타손과 덱사메타손을 투여하면서 태반 칩의 변화를 확인하고, 태아 폐 칩에서 생성되는 계면활성제 농도를 측정하였다. 스테로이드의 농도가 증가함에 따라 태반 칩을 넘어 태아 폐 칩에서 생성되는 계면활성제의 농도는 증가하였지만, 특정 농도부터는 생성되는 계면활성제의 양에 변화가 없는 지점이 있었으며, 이 농도에서는 태반세포로 구성된 층의 손상이나 활동력 상실을 확인할 수 있었다.
[연구결과]
Understanding the impact of antenatal corticosteroids via placenta and fetal lung microphysiological analysis platform (MAP) on a chip
Hosub Lim, Subin Yu1, Hyo Jin Lee, Sang Mee Hwang, Dong Ha Kim, Jee Yoon Park, Luke P. Lee
(Trends in Biotechnology, https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2025.06.006)
스테로이드의 농도가 증가함에 따라 태반칩을 넘어 태아 폐 칩에서 생성되는 계면활성제의 농도는 증가하였지만, 특정 농도부터는 생성되는 계면활성제의 양에 변화가 없는 지점이 있었으며, 이 농도에서는 태반세포로 구성된 층의 손상이나 활동력 상실을 확인할 수 있었다. 임산부에게 투여하는 약물이 태아에게 미치는 영향을 확인하기 위한 임상시험은 윤리적·연구방법론적으로도 매우 어렵고 한계가 있다. 본 연구는 임신을 생리학적·생물학적으로 미세생리학 분석 플랫폼에서 재현하는 것은 임신 중 약물이 모체 및 태아에게 미치는 영향을 모니터링하는 데 유용한 연구방법이 될 수 있다는 가능성을 제시한 연구이다.
- 4연구기관미세생리학 분석 플랫폼 (Microphysiological Analysis Platform, MAP) : 인체 장기나 조직의 구조와 기능을 모사하도록 설계된 소형(마이크로 규모)의 생체모사 시스템으로, 일반적으로 ‘장기칩(Organ-on-a-chip)’ 기술을 기반으로 하며, 세포 수준에서 실제 생리학적 반응을 재현할 수 있도록 미세유체공학(microfluidics) 기술을 활용함. 인체의 특정 장기의 구조적·기능적 특성을 3D 구조로 재현하여 세포 간 상호작용, 혈류 흐름, 약물 전달, 조직 반응 등을 정밀하게 조절·관찰하는 것을 가능하게 하기 때문에 동물실험을 대체하거나 보완할 수 있는 인체 친화적 실험 플랫폼으로 각광받고 있음.
- 4연구기관코르티코스테로이드 (corticosteroids) : 다양한 질환에 사용되는 흔히 스테로이드라고 불리는 약물로, 조산이 예상될 때 임상적으로 임산부에게 투여하여 태아의 폐성숙을 촉진시키는데 사용함.
- 4연구기관계면활성제 (surfactant) : 폐에서 분비되는 물질로 원활한 호흡작용을 가능하게 함.
- 4연구기관조산 (preterm birth) : 임신 37주 이전의 분만을 말하며, 특히 태아의 폐 성숙이 이루어지기 전인 34주 이전에 분만하는 경우 태아의 폐질환 발생이 높아지고, 호흡보조를 필요로 하는 경우가 많음.
[그림설명]
태반–태아 폐 칩(Placenta-Fetal Lung on a Chip)을 개발하여 생물학적, 생리학적, 물리학적으로 인체의 임신상태와 유사한 플랫폼을 개발하여 태아 폐성숙을 위하여 임상적으로 투여하고 있는 코르티코스테로이드의 영향을 파악하고자 함.