국가독성과학연구소(소장 허정두, 이하 ‘KIT’) 바이오헬스연구센터 이선민·김훈환 등 연구진이 ‘영원한 화학물질’로 불리는 과불화화합물(PFAS)의 대체물질인 과불화부탄술폰산(PFBS)​이 같은 전립선 조직을 구성하는 세포라도 세포 종류에 따라 서로 다른 영향을 줄 수 있다는 사실을 확인했다.

PFAS는 환경에서 쉽게 분해되지 않는 화학물질이다.  PFBS는 상대적으로 체내 잔류 시간이 짧아 기존 PFAS의 대체물질로 사용돼 왔다. 그러나 PFBS* 역시 물을 통해 이동하기 쉽고 생활환경에서 반복적으로 노출될 가능성이 있어 안전성 연구의 필요성이 제기되고 있었다.
 

* PFBS: 물과 기름을 튕겨내는 특성을 가진 과불화화합물(PFAS)의 일종으로, 방수·오염 방지 기능을 위한 섬유 및 표면처리 등에 활용되    ▲김훈환 선임연구원(왼쪽), 이선민 연구원      고 있음.

연구진은 사람의 전립선 상피세포*와 기질세포**에 낮은 농도의 PFBS를 24시간 노출한 뒤 세포의 변화를 비교했다. 연구 결과, 두 세포 모두 생존율이 80% 이상으로 유지됐지만 세포 내부에서는 뚜렷한 변화 및 차이가 나타났다.
 

* 상피세포: 전립선의 안쪽 샘 구조를 이루고 분비 기능을 하는 세포
  ** 기질세포: 상피세포를 지지하고 전립선 조직을 지탱하는 세포

 먼저 상피세포에서는 세포 증식과 관련된 유전자와 성장 신호가 증가하는 등 세포 증식이 활성화되는 양상이 나타났다. 반면 기질세포에서는 활성산소가 증가하고 미토콘드리아 기능이 저하되는 등 세포 스트레스 반응이 나타났다. 또한 철과 지질의 산화로 세포가 손상되는 ‘페롭토시스’에 대한 민감성이 높아질 가능성도 확인됐다.

 이번 연구는 같은 물질과 같은 노출 조건에서도 세포 종류에 따라 반응 방향이 달라질 수 있다는 점을 보여줬다. 상피세포에서는 성장 관련 신호가 증가한 반면, 이를 주변에서 지지하는 기질세포에서는 세포 스트레스와 기능 저하가 나타난 것이다. 이처럼 서로 다른 세포 반응은 조직 내 정상적인 균형을 흐트러뜨려 전립선 기능에 부정적인 영향을 줄 가능성이 있다.

 연구진은 세포 실험뿐 아니라 유전자 발현을 폭넓게 살펴보는 전사체 분석 등을 함께 수행해 이러한 차이를 확인할 수 있었다. 기존의 독성평가가 주로 ‘세포가 죽는가’를 중심으로 이뤄졌다면, 이번 연구는 세포가 살아 있는 낮은 농도에서도 세포 기능과 조직 내 균형에 변화가 나타날 수 있다는 점을 제시했다.

 김훈환 선임연구원은 “대체 PFAS의 안전성 평가에는 세포 생존 여부뿐 아니라 세포 종류에 따른 기능 변화도 고려해야 한다”며 “이번 연구가 PFAS 위해성 평가를 위한 과학적 근거로 활용되기를 기대한다”고 밝혔다.

 다만 이번 연구는 세포주를 이용한 결과로, 연구진은 향후 공배양·오가노이드·동물실험 등을 통해 실제 조직 수준에서의 영향을 추가 검증할 계획이다. 연구 결과는 국제학술지 Ecotoxicology and Environmental Safety에 2026년 7월 게재됐다.

[그림] PFBS 노출에 따른 전립선 세포별 반응 차이

PFBS에 노출된 전립선 상피세포(왼쪽)에서는 세포 증식과 관련된 신호가 증가한 반면,
기질세포(오른쪽)에서는 활성산소 증가와 미토콘드리아 기능 저하 등 세포 스트레스 반응이 나타났다.
이처럼 서로 다른 세포 반응은 조직 내 정상적인 균형을 흐트러뜨려 전립선 기능에 부정적인 영향을 줄 가능성 있다.