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차세대 약물 스크리닝 시스템 개발
그림1. 마이크로 LED기반 세포자극 및 CMOS MEA센싱을 통한 세포반응성
스위스 회사와 국제공동연구를 통해 CMOS 기술에 기반한 HD MEA에 마이크로 LED 광원을 이식하여 세계 최초로 고집적, 고해상도의 광원을 세포 아래에서 조사하는 정교한 약물 스크리닝 시스템 개발을 진행한다.
신약 개발의 핵심은 특정 세포의 특정 생리학적 과정을 조절하는 화합물을 찾는 것이다. 기존의 고속 대량 스크리닝 (High Throughput Screening, HTS) 기법은 종종 생리적 연관성이 적고, 표현형 분석법은 느리고 비싸다는 단점이 있으며 신약 개발 파이프 라인의 각 단계마다 후보물질의 테스트는 업스트림 분석에서 다루지 않았던 생물학적 특성을 노출하게 되어 중간에 낙오될 가능성이 상주하다.
광수용체를 이용한 약물 스크리닝 시스템은 이러한 단점을 보완함으로서 효율적으로 매 단계마다 유효성 평가를 빠르고, 저렴하고 효과적으로 수행할 수 있게 한다. 최근 광유전학의 진보는 특히 신경 과학 분야에서 신약 개발에 새로운 가능성을 높여주고 있다. 생리 세포 분석은 게놈 데이터를 환자의 건강과 연결시키는 기능적 표현형을 조사하는데, 빛을 이용한 전기 생리학 툴은 전례 없는 처리량과 정보 컨텐츠로 세포 질환 모델을 조사 할 수 있는 수단을 제공 할 수 있다.
구체적인 예로 CRISPR 기반으로 유전자 조작된 표적을 스크리닝하고, 대조군 세포에 미치는 영향을 비교하여 스크리닝 후보물질의 효능과 특이성을 검증한다. 임상 단계에서는 환자 줄기 세포 유래 뉴런에 스크리닝을 통해 최적의 맞춤형 약물을 도출한다. 이렇게 광유전학, 역분화 줄기세포 기술, CRISPR 유전자 조작 기술이 마이크로 LED와 만나 복합적으로 융합하여 신약개발의 패러다임을 변화시킬 것으로 예상한다.
그림2. 광유전학을 이용한 약물 스크리닝 파이프라인