27일 건강보험 심사평가원 자료에 따르면 요오드화 조영제를 사용하는 CT 검사 및 관상동맥 조영술이 매년 평균 5% 이상 증가하는 추세다. 검사 건수가 늘면서 요오드화 조영제 투여로 인한 부작용으로, 조영제 유발 급성 신손상을 보이는 환자들도 많아지고 있다. 조영제 유발 급성 신손상은 통상적으로는 전체 검사의 5% 이하에서 발생하지만, 신부전, 당뇨, 심부전, 고령 및 신독성 약물의 동시 투여 등 위험인자를 갖고 있는 경우 발생률이 25%까지 증가해 주의가 필요하다.
하지만 그간 조영제의 신독성을 평가할 수 있는 적절한 실험모델이 부재해, 조영제 신증에 대한 치료법을 특정하기 어려웠다. 이에 김세중 교수 연구팀은 3차원 조직칩 기술을 이용해 인간의 신장세포를 기계 칩에 배양하고, 조영제를 칩에 주입해 신독성을 평가할 수 있는 모델을 구축했다.
특히 3차원 조직칩에서는 유체의 흐름에 따른 전단응력(압력)을 조절 할 수 있는데, 이에 따라 신장 기능이 감소한 환경에서 세포가 받는 압력 차이를 재현해 세포가 손상되는 기전을 규명하는 것이 가능해졌다. 신장 기능이 저하된 환자의 신장 세포는 정상 세포와 달리 높은 압력이 존재하는 환경에 노출되어 있다. 연구 결과에 따르면 조영제는 삼투 농도에 따라 고장성, 저장성, 등장성으로 나뉜다. 현재 임상에는 주로 저장성, 등장성 조영제가 사용되며, 등장성 조영제는 혈액과 삼투압이 동일해 부작용이 적은 차세대 조영제로 불린다.
전단응력이 낮은 정상 환경에서는 저장성 조영제의 신독성이 많은 것으로 나타났지만, 전단응력이 높은 신부전 환경에서 신장세포는 저장성 조영제 뿐만 아니라 등장성 조영제 역시 신독성을 보였다.
이번 연구는 국제학술지 ‘마이크로머신(Micromachines)’ 최신 호에 개재됐으며, 한국연구재단과 산업통상자원부, 분당서울대병원의 지원으로 수행됐다.