PFAS 대체재 GenX, 미니 뇌 성장·기능 동시 억제

국가독성과학연구소 연구진이 사람 줄기세포로 만든 대뇌 오가노이드인 ‘미니 뇌’를 활용해 과불화화합물(PFAS) 대체물질 GenX의 발달신경독성을 확인했다. 가민한 융합독성연구센터 박사 등이 참여한 연구에서 GenX에 지속적으로 노출된 오가노이드는 크기가 최대 35% 줄었으며, 뇌 성장과 신경망 형성에 필요한 여러 세포의 생성도 함께 저해됐다.

GenX 노출은 신경전구세포의 증식뿐 아니라 신경세포와 성상교세포의 생성을 억제했다. 흥분성 시냅스와 억제성 시냅스도 모두 감소했다. 다중전극어레이(MEA) 분석에서는 신경세포의 자발적 전기활동과 신호 동기화가 현저히 떨어졌다. 오가노이드에서 관찰된 구조적 변화가 신경 신호 감소라는 실제 기능 저하로 이어진다는 점도 전기생리학적 분석을 통해 확인됐다.

연구진은 뇌실대 구조와 신경로제트를 정밀하게 살펴 GenX의 독성 작용이 세포 사멸과는 다른 방식으로 나타난다는 점을 규명했다. GenX는 세포를 직접 죽이기보다 뇌가 성장하는 과정 자체를 억제했다. PFAS는 발수·발유 성능이 뛰어나 산업 및 생활제품에 폭넓게 사용돼 왔지만, 자연에서 잘 분해되지 않고 체내에 쌓이는 특성 때문에 세계 각국에서 규제가 강화되고 있다.

이번 연구는 동물실험을 대신해 사람 유래 대뇌 오가노이드로 발달신경독성을 구조·세포·전기생리 수준에서 다각도로 평가했다는 점에서 차세대 대체시험법(NAMs)의 활용 가능성을 보여줬다. 주저자인 현성애 박사는 국제적으로 활용할 수 있는 표준화 시험체계를 구축해 신규 화학물질의 안전성을 더 빠르고 정확하게 평가하는 연구를 이어갈 계획이다. 연구 결과는 지난 7월 학술지 ‘Materials Today Bio’에 게재됐다.