안중호 교수팀, 난임 극복 위한 ‘환자 맞춤형 자궁내막 칩’ 세계 최초 개발

- 환자의 자궁 세포를 3차원 칩 위에 정밀 재구성... 착상 가능성 정량적 예측 성공

- 맞춤형 치료제 선정 및 효과 모니터링 가능해져... 난임 치료의 새로운 지평 열어

▲ (왼쪽부터) 안중호 교수, 차의과학대학교 강윤정 교수, 이가은 박사과정 학생, 이유경 차의과학대학교 박사과정 학생, 구화선 난임병원 베스트오브미여성의원 대표원장

생명물리학과 안중호 교수 연구팀이 차의과학대학교 강윤정 교수 연구팀과 공동으로, 환자의 자궁 조직을 칩 위에서 정밀하게 재현해 난임을 진단하고 맞춤형 치료법을 제시하는 ‘환자유래 자궁내막-온-어-칩(EoC)’ 플랫폼을 세계 최초로 개발했다. 이번 연구는 그동안 예측이 어려웠던 난임 및 반복착상실패 환자들에게 개인별 맞춤형 치료의 길을 열어주었다는 점에서 학계의 큰 주목을 받고 있다.

자궁내막은 수정된 배아가 자리를 잡고 건강하게 자라나는 공간으로, 특정 시기(착상 창)에 배아를 받아들일 준비가 된 최적의 상태가 되어야 한다. 이를 ‘자궁내막 수용성’이라 하는데, 기존의 진단 방식은 자궁내막의 두께를 확인하거나 혈류를 측정하는 등 제한된 정보에만 의존해왔다. 이 때문에 환자마다 각기 다른 신체적 특성을 정확히 반영하기 어렵고, 실제 착상 가능성을 예측하는 데 한계가 있었다.

연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 환자에게서 얻은 세포를 3차원으로 쌓아 올려 실제 자궁내막과 유사한 환경을 가진 미세 칩을 제작했다. 이 칩은 환자의 자궁 내부 환경을 정밀하게 모방하여 배아가 얼마나 잘 붙을 수 있는지를 점수화(ERS2)하는 시스템을 갖추고 있다. 이를 통해 의료진은 환자가 현재 임신에 적합한 상태인지, 혹은 어떤 부분의 보완이 필요한지를 정량적인 수치로 한눈에 확인할 수 있게 되었다.

특히 이번에 개발된 플랫폼은 단순한 진단을 넘어, 환자에게 가장 잘 맞는 치료제를 찾아내는 ‘맞춤형 치료 예측’까지 가능하다는 점에서 혁신적이다. 연구팀은 플랫폼을 활용해 다양한 치료 약물의 반응을 비교한 결과, 자궁유착 환자에게 특정 약물(CXCL12)이 혈관 생성과 수용성 회복에 가장 효과적임을 밝혀냈다. 또한 실제 환자의 치료 과정을 칩 위에서 추적한 결과, 치료 전후의 착상 성공 점수가 크게 상승하는 것을 확인하며 시스템의 실효성을 입증했다.

안중호 교수는 “이번 연구는 환자의 실제 조직을 칩 위에서 정밀하게 재현함으로써 개인별 착상 가능성을 보다 정확하게 예측할 수 있는 길을 열었다는 데 의미가 있다”며 “첨단 장기 칩 기술을 연구실에만 머물게 하지 않고 실제 임상 현장에서 환자 치료에 직접 활용할 수 있는 모델로 구현한 첫 사례로, 난임 치료의 성공률을 높이는 데 기여할 것”이라고 밝혔다.

이번 연구 성과는 세계적인 과학 학술지인 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications, IF 15.7)’에 지난 11월 25일 게재되었으며, 한국연구재단과 보건복지부의 연구지원사업을 통해 수행되었다.

※ 논문명: Microengineered patient-derived endometrium-on-a-chip for the evaluation of endometrial receptivity and personalised translational medicine

※ 학술지: Nature communications

※ 논문 링크: https://doi.org/10.1038/s41467-025-65406-7