경북대학교 전자공학부 신효근 교수가 제1저자로 참여한 연구 논문이 국제 학술지 Advanced Science (IF 14.1, JCR 상위 7.1%)에 게재되었으며, 고려대학교, 연세대학교과의 공동연구를 통해 수행되었다.

공동 연구팀은 인공지능 기반 신약 개발과 정밀의료에 핵심적인 역할을 할 수 있는 차세대 약물 스크리닝 플랫폼을 개발했다. 이번에 발표된 논문에서는 뇌 오가노이드(brain organoid, 뇌 미니장기)를 활용하여 약물의 기능적 효과를 전기생리학적 신호 측정을 통해 평가할 수 있는 원스텝 약물 스크리닝 시스템을 제안하였다.

이 시스템은 최대 10개의 뇌 오가노이드를 동시에 배양할 수 있는 특수 설계된 미세유체칩과, 각 오가노이드에 서로 다른 농도의 약물을 전달할 수 있는 약물 주입 채널을 포함한다. 또한, 10개의 탐침으로 구성된 3차원 미세전극 어레이를 집적하여 각 오가노이드의 신경 활동 변화를 실시간으로 측정할 수 있도록 했다. 이를 통해 다양한 농도의 약물이 뇌 오가노이드에 미치는 기능적 변화를 체계적이고 고속으로 분석할 수 있다.

연구팀은 본 플랫폼을 이용해 염화칼륨(KCl) 자극 실험을 통해 용량 의존적 신경 활동 변화를 검증하였으며, 나아가 SCN2A 변이 기반의 간질(epilepsy) 오가노이드 모델에 적용해 질환 모델 기반 약물 평가 가능성을 제시하였다. 이는 단일 오가노이드 수준에서 복수의 약물과 다양한 용량을 동시 적용하면서, 기능적 신호 변화를 실시간으로 정량화할 수 있는 최초의 사례라는 점에서 학문적, 기술적 의의가 크다.

신효근 교수는 “이번 연구는 뇌 오가노이드를 활용한 고속·정밀 약물 스크리닝 기술의 새로운 가능성을 제시한 성과로, 향후 신경계 질환 환자 맞춤형 약물 선별 및 정밀의료 구현에 크게 기여할 것”이라고 밝혔다.

이번 성과는 향후 고속 신약 후보 물질 검증, 신경질환 맞춤형 치료제 개발, 그리고 환자 맞춤형 정밀의학 플랫폼 구축으로 확장될 수 있을 것으로 기대된다.

논문링크

https://doi.org/10.1002/advs.202504913

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