(왼쪽부터) 강윤정 교수, 안중호 교수, 이유경 석박사통합과정생, 이가은 박사과정생(성균관대), 구화선 원장(베스트오브미여성의원)

차 의과학대학교 강윤정 교수 연구팀이 환자 유래 세포로 자궁내막 미세환경을 재현한 혈관화 ‘자궁내막-온-어-칩(on-a-chip)’을 확립하여, 자궁내막 수용성의 정량적 평가 및 배아이식 시점을 제안할 수 있는 방법을 제시한 연구 성과를 국제학술지 Nature Communications (IF 15.7)에 게재했다.

보조생식(IVF-ET)에서 착상 실패는 사람마다 다르고 시간에 따라 달라지는 자궁내막 상태를 정확히 읽기 어려운 데서 비롯된다. 이에 연구팀은 환자 유래 세포로 자궁 미세환경을 모사한 혈관화 자궁내막 칩을 구축해 실제에 가까운 미세환경과 혈관의 확장, 초기 착상 과정을 칩 안에서 관찰하고 정량할 수 있도록 했다.

이 시스템의 핵심은 환자 자궁내막 수용성을 정량적으로 평가할 수 있는 도구인 ERS² 이다. 자궁내막 수용성 관련 단백질 신호, 그리고 혈관이 뻗어나간 면적과 전체 면적을 통합해 점수로 수치화 및 표준화함으로써, 환자 간 혹은 주기 간 비교가 가능해졌다. 더 나아가 동일 조건에서 다양한 약물 처리를 병렬 비교해 환자별로 약물 반응성을 한눈에 파악할 수 있으며, 약물의 반복적인 투여 이후 점수와 수용성 단백질·혈관 지표의 변화를 주기별로 추적해 회복 과정을 모니터링 할 수 있다.

또한, 연구팀은 환자 자궁내막 모사 칩에서 영양막세포의 초기 부착 안정성과 착상 진행 과정을 확인했다. 플랫폼에서 자궁내막 수용성 증진 목적의 후보 약물 처리 시 ERS² 점수가 유의하게 상승했고, 같은 조건에서 영양막 세포의 초기 부착이 더 안정되고 침윤 진행이 원활해지는 모습이 확인되었다. 즉, ERS² 점수 상승은 자궁내막의 착상능 향상이라는 관계를 칩 수준에서 증명했으며, 이에 따라 ERS²는 단순 측정치를 넘어 배아 이식 적합 시점과 약물 효과를 미리 가늠하는 환자별 약물 선별 예측 지표로 활용될 가능성을 보여주었다.

이번 연구의 의의는 환자 맞춤 자궁내막 미세환경을 칩에서 재현하고 수용성을 수치화했을 뿐 아니라, 약물 반응 비교와 장기 추적, 배아이식 시점 확인 절차까지 하나의 플랫폼에서 연결했다는 데 있다. 환자 자궁내막 모사 칩은 소량의 환자 샘플로도 실험이 가능하고, ERS²로 여러 치료 옵션을 동시에 평가할 수 있어 실제 진료 전 단계의 사전 검증에 적합하다.

향후 자궁내막 수용성 지표 확장, 체계적인 자동화 분석, 다기관 표준화가 더해지면 환자 맞춤 이식 타이밍 확인과 맞춤 약물 선택을 동시에 지원하는 중개 의학 플랫폼으로 자리매김할 것으로 기대된다.

논문 정보 (Publication Info)

• 논문명: Microengineered Patient-derived Endometrium-on-a-Chip for the Evaluation of Endometrial Receptivity and Personalised Translational Medicine
• 저자: 이가은 (제1저자), 이유경 (제1저자), 구화선 (제1저자), 황선영, 이단비, 이정섭, 유원종, 김윤영, 구승엽, 박종찬, 안중호 (교신저자, 현 소속: 성균관대학교), 강윤정 (교신저자)
• 학술지: Nature communications (IF: 15.7)
• 발간일: 2025년 11월 25일
• 지원 기관: 보건복지부, 과학기술정보통신부, 한국보건산업진흥원, 차 의과학대학교