명지대학교(총장 임연수) 화학공학과 대학원생으로 구성된 ‘THE K2’ 팀(김지혜·권영은, 지도교수 조용민)이 지난 11월 26일 열린 ‘2025 환경독성·보건 분야 과학소통 아이디어 공모전’에서 대학원생 부문 금상인 ‘환경부 장관상’을 수상했다.

이번 공모전은 (사)환경독성보건학회와 서울시립대학교 환경보건센터가 공동 주관했으며, ‘동물대체시험법(NAMs, New Approach Methodologies)의 규제 활용’을 주제로, 환경유해인자에 따른 질환 예방 및 관리 정책의 발전을 모색하기 위해 마련됐다. 시상식은 ‘NAMs와 EU Horizon ASPIS 공동연구 연계를 위한 연구-정책 교류 심포지움’의 일환으로 진행됐다.

명지대학교 김지혜·권영은 학생은 ‘AI 기반 독성 평가를 위한 예쁜꼬마선충(Caenorhabditis elegans) 미세유체 플랫폼’을 주제로 한 과학소통 아이디어를 제안해 높은 평가를 받았다. 이번 수상작은 조용민 교수 연구실의 기존 연구 성과를 토대로 기획된 것으로, 윤리적 문제와 높은 비용 부담이 따르는 기존 포유류 실험의 한계를 극복할 수 있는 대안적 독성 평가 전략을 제시했다.

연구팀은 인간 유전자와 높은 상동성을 지닌 모델 생물인 예쁜꼬마선충을 활용해, 동물 실험을 최소화하면서도 신뢰도 높은 독성 평가가 가능하다는 점에 주목했다. 특히 미세유체(Microfluidics) 칩 기술과 인공지능(AI)을 결합해, 칩 내부에서 예쁜꼬마선충의 신체 변화와 이동 속도, 방향 전환, 곡선 주행 등 다양한 행동 양상을 고해상도로 촬영하고 이를 머신러닝 알고리즘으로 분석하는 방식을 제안했다.

이 과정에서 독성 물질 노출에 따라 나타나는 미세한 행동 변화를 ‘행동 지문(Behavioral Fingerprints)’ 데이터로 정량화함으로써, 단순 생존 여부를 확인하는 기존 방식보다 훨씬 정밀하고 신속한 독성 스크리닝이 가능하다는 점이 이번 아이디어의 핵심이다. 해당 기술은 동물실험 대체를 목표로 하는 3R 원칙(Replacement, Reduction, Refinement)에 부합하는 혁신적 접근으로 평가받았다.

지도를 맡은 조용민 교수는 “학생들이 연구실에서 개발한 기술을 실제 환경 규제 정책에 적용 가능한 구체적인 대안으로 발전시킨 점이 매우 인상 깊었다”며, “이번 플랫폼은 향후 산업 폐기물 독성 평가나 신약 개발 과정에서 실험동물 희생을 줄이는 데 실질적인 기여를 할 수 있을 것으로 기대된다”고 밝혔다.