"실험쥐 대신 칩으로?" 동물실험 대체 기술 나왔는데도 과학계가 망설이는 이유

요약 수십 년간 생명의학 연구와 신약 개발의 중심에는 늘 실험쥐가 있었습니다. 하지만 최근 인간 생체 기능을 그대로 모사해 동물실험을 대체하려는 '장기 온 어 칩(Organ-on-a-Chip)' 기술이 본격적인 전환점을 맞이하고 있습니다. 약 17년 전, 하버드대학교 위스 생체영감공학연구소(Wyss Institute)의 세포생물학자 도널드 잉버(Donald Ingber) 교수 연구팀은 국제 학술지 '사이언스(Science)'에 인간의 폐를 모사한 획기적인 연구 논문을 제출했습니다. 연구진이 제작한 장치는 USB 메모리보다 작은 크기의 투명 폴리머 슬래브로, 내부 미세 채널에는 실제 폐포와 혈관을 이루는 인간 세포들이 배열되어 있었습니다. 특히 채널 옆 공간으로 공기를 주입하면 장치가 규칙적으로 팽창과 수축을 반복하며 실제 폐처럼 '숨을 쉬는' 구조였습니다. 이는 폐의 필수적 움직임을 구현하지 못했던 기존의 정적인 조직 배양 모델을 뛰어넘는 혁신이었습니다. 실험 결과, 이 인공 폐 칩은 염증 유발 단백질이나 박테리아에 노출되었을 때 살아있는 폐와 거의 동일하게 반응했습니다. 또한 초미세먼지 유해성을 평가하기 위한 나노입자 노출 실험에서도 폐의 물리적 호흡 운동이 유해 물질 흡수에 미치는 영향을 명확히 보여주었습니다. 그러나 당시 사이언스지 편집진은 게재를 망설이며 쥐 실험 결과를 추가로 제출할 것을 요구했습니다. 새로운 시스템의 타당성을 입증하기 위해 기존 표준 모델인 쥐와의 비교가 필요하다는 판단이었지만, 이는 동물 모델이 과학계에서 얼마나 완고한 기본값으로 자리 잡고 있는지를 단적으로 드러낸 사건이었습니다. 결국 연구팀은 요구된 쥐 실험을 보완해 1년 뒤인 2010년에야 논문을 공식 게재할 수 있었고, 이 논문은 현재까지 약 5,400회 이상 인용되며 분수령이 되었습니다. 현재 독일 티스유스(TissUse)나 에뮬레이트(Emulate) 같은 바이오 기업들을 중심으로 동물실험을 인간 칩 모델로 대체하려는 움직임이 가속화되고 있습니다. 기술 자체는 이미 동물실험을 상당 부분 대체할 수준에 다다랐지만, 수십 년간 형성된 연구자들의 관성과 신뢰 기준을 바꾸는 것이 기술 개발보다 더 큰 과제로 지적받고 있습니다.