전 세계적으로 동물실험 윤리성에 대한 논의가 활발해지고 있으며, 지속가능한 연구 발전을 위한 대체 기술 개발이 시급한 과제로 떠오르고 있다. 이러한 사회적 요구와 맞물려, 건국대학교 첨단바이오공학부 도정태 교수 연구팀이 동물 난자 없이 줄기세포만으로 초기 배아 발달 단계의 독성을 평가할 수 있는 혁신적인 플랫폼 개발에 성공하며 주목받고 있다. 이는 환경호르몬을 비롯한 다양한 인체 유해 물질의 독성 평가 방식에 새로운 패러다임을 제시할 것으로 기대된다.
연구팀은 난자나 수정란을 전혀 사용하지 않고, 줄기세포로부터 직접 제작한 ‘인공배반포(blastoid)’를 활용하여 환경호르몬의 일종인 ‘비스페놀 A(BPA)’의 배아 독성을 평가하는 데 성공했다. 비스페놀 A는 플라스틱 용기, 식기, 물병, 통조림 내부 코팅, 영수증 감열지 등 우리 일상생활 곳곳에서 쉽게 접할 수 있는 물질로, 생식 및 발달 과정에 부정적 영향을 미칠 수 있다는 우려가 지속적으로 제기되어 왔다. 기존에는 이러한 환경호르몬이 배아 및 태아에 미치는 독성을 평가하기 위해 동물실험을 통해 난자나 수정란을 확보해야 하는 기술적, 윤리적 한계가 존재했다.
이번 연구에서는 인공배반포를 대상으로 비스페놀 A가 초기 배아 발달에 미치는 영향을 분석한 결과, 비스페놀 A가 인공배반포의 형성뿐만 아니라 체외 착상 과정까지 모두 억제하는 것으로 나타났다. 더 나아가 연구팀은 이러한 현상의 주요 원인이 세포 내 활성산소(ROS) 증가로 인한 산화 스트레스임을 규명했으며, 항산화제인 글루타치온(GSH) 처리를 통해 활성산소 증가가 억제되고 배반포 형성 및 착상 효율이 회복되는 사실을 확인했다. 이러한 연구 결과는 환경 분야의 저명한 국제학술지 Environment International(IF=9.7, 5yr IF=11.6) 10월 1일자 온라인판에 게재되었으며, 생물학연구정보센터(BRIC) 선정 ‘한국을 빛낸 사람들(한빛사)’ 논문으로도 이름을 올렸다.
건국대학교 도정태 교수는 “이번 연구는 동물 난자를 사용하지 않고도 초기 배아 발달 단계에서의 독성을 평가할 수 있다는 점에서 윤리적, 과학적으로 매우 큰 의미를 가진다”고 강조하며, “향후 환경호르몬뿐만 아니라 다양한 인체 유해 물질의 비임상 독성 평가와 생식독성 연구를 대체할 수 있는 핵심 플랫폼으로 발전시켜 나갈 것”이라고 밝혔다. 이번 연구는 환경호르몬 등 유해 물질의 독성 평가를 위한 동물실험 대체 기술 개발에 있어 중요한 전환점이 될 것으로 평가받으며, 생식의학과 환경과학 분야 모두에서 폭넓은 활용이 기대된다. 본 연구에는 건국대 첨단바이오공학부 강유경, 이예지 석사과정생이 공동 제1저자로 참여했으며, 도정태 교수가 교신저자로 연구를 총괄했다.