물질 16종 피부 감작 강도 구분…3D 표피 공배양 모델

연구진은 향료 등 물질의 피부 감작성 평가에서 지용성이 높거나 물에 잘 녹지 않는 물질, 세포독성이 있는 물질, 대사·비생물적 활성화가 필요한 물질이 과제로 남아 있다고 밝혔다. 이를 위해 각질형성세포 'HaCaT'와 수지상세포 대용인 'THP-1' 세포를 함께 배양하는 기존 2D 공배양 활성화 시험(COCAT)에 재구성 인체 표피(RHE)를 넣어 3D RHE/THP-1 공배양 모델을 만들었다.

새 모델은 2D COCAT에서 정량 평가가 어려웠던 물질로 검증했다. 결과는 앞서 발표된 2D COCAT 자료, 사람·동물 자료를 근거로 한 증거 가중치(WoE) 기반 피부 감작 강도 값(PV)과 비교했다.

RHE를 넣자 이전에 안정적인 농도-반응 관계를 얻지 못했던 물질도 강도를 정량 평가할 수 있게 돼 적용 범위가 넓어진 것으로 나타났다. 3D 모델은 물질 16종 모두를 세 자릿수 넘는 감작 강도 범위에서 구분했고, 구조가 비슷한 물질끼리 체계적으로 비교할 수 있었다. 강도 추정값은 기존에 발표된 PV와 전반적으로 잘 맞았다.

특히 알코올과 알데하이드의 강도 관계는 구조에 따라 크게 달랐다. 벤질알코올(benzyl alcohol)과 벤즈알데하이드(benzaldehyde)는 차이가 작았지만, 하이드록시시트로넬롤(hydroxycitronellol)과 하이드록시시트로넬알(hydroxycitronellal)은 약 15배 차이를 보였다.

연구진은 RHE 도입이 COCAT의 적용 범위를 넓히고, 피부 감작 강도 정량 평가에 생리적으로 더 가까운 시험관 내 방법을 제공한다고 해석했다. 이와 함께 사람과 관련성이 높고 동물을 쓰지 않는 차세대 위해성 평가 전략 개발을 뒷받침한다고 덧붙였다.

이번 연구에는 독일 트리어대학교와 시므라이즈가 참여했다. 이번 연구는 국제 학술지 NAM Journal에 'Replacing HaCaT keratinocytes with 3D reconstructed human epidermis in a THP-1 coculture dendritic cell activation assay: quantitative skin sensitization potency assessment and structure-potency relationships'라는 제목으로 실렸다.