빛을내는 단백질로 암세포 사멸시키는 암 치료 기술 개발

KBSI · 한양대 · 울산 공동 연구, 3 차원 호로토모구레삐 현미경 기술을 활용하여 살아있는 암세포의 사멸 과정의 실시간 분석

생물 발광 현상을 이용한 암세포의 광역적인 치료 모식도. 사진 제공 = KBSI

한국 기초 과학 지원 연구원 (KBSI)은 KBSI 광주 센터 김성수 박사 과정이 한양 생명 과학 김영필 교수 연구팀 울산 의대 이굔진 교수 연구팀과의 공동 연구를 통해 스스로 빛을내는 단백질 에서 암 세포를 사멸시켜 암을 치료하는 새로운 개념의 기술 개발에 성공했다고 14 일 밝혔다.

이번에 개발 된 기술은 생체 물질이 스스로 빛을내는 생물 발광 (Bioluminescence) 현상을 응용하여 외부로부터의 빛 자극없이 치료 과정을 유도하여 암세포 사멸 후에는 치료에 사용됩니다 단백질이 빠르게 체내에서 분해되기 때문에 부작용이 매우 적다는 장점이있다.

특히 항암제와 같은 기존의 화학적 제제가 아닌 순수 단백질만을 이용하는 새로운 개념의 치료법을 제시했다는 점에서 매우 큰 의미를 가진다.

또한이 치료법은 화학적 제제에 의한 부작용을 현저히 낮추어주는 것이 가능하고, 암의 치료뿐만 아니라 향후 다양한 노인성 질환의 치료에 응용이 가능할 것으로 기대된다 .

공동 연구팀은 이번 연구를 통해 개발 한 암 치료 용 단백질은 다른 기능을 가진 2 개의 단백질 부위를 결합시킨 구조이다. “암세포의 세포막에 특이 적으로 결합하여 빛을내는 단백질 부위」와 「광 자극에서 암세포 사멸을 유도하는 단백질 부위 ‘가 결합 된 구조로되어있다. 암세포에 결합 된 단백질이 스스로 빛을 발생시켜이를 발생한 빛이 트리거로 작용하여 암세포의 활성 산소 농도를 높여 세포를 사멸시켜 제거하는 원리이다.

이번 공동 연구 KBSI 광주 센터의 “3 차원 단독 토모구레삐 현미경”기술은 세포 수준에서 일어나는 치료 과정을 분석하는 데 중요한 역할을했다. 이 기술은 빛의 굴절률을 이용하여 살아있는 상태의 세포를 전처리 과정없이 실시간으로 분석 할 수 있도록한다.

KBSI 이성수 박사

KBSI 이성수 박사 연구팀은 3 차원 호로토모구레삐 현미경 기술을 이용하여 세포가 살아있는 상태에서 치료 용 단백질의 암 세포막 결합 과정에서 단백질의 발광 현상과 그에 따른 암세포의 활성 산소 생성 유도 과정은 활성 산소에 의한 암세포의 사멸 과정까지 암 치료의 전 과정을 실시간으로 분석했다.

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기존의 분석 기술과 설비는 치료제의 작용 과정을 단계적으로 각각 분석하고 일부 프로세스는 유추 할 수 밖에없는 단점이 있었지만, 3 차원 호로토모구레삐 현미경 기술로 치료 기전과 암세포 의 변화를 정확하게 관찰하여 동물 모델을 이용한 약물의 효과 검증도 빠르게 진행할 수 있었다.

이번 연구는 기초 과학 및 공학 분야에서 저명 학술지 “Science Advances ‘지 온라인 판에 9 월 12 일에 게재되었다.

KBSI 이성수 책임 연구원은 “3 차원 호로토모구레삐 기술을 응용하면 살아있는 세포에서 일어나는 생물학적 변화 과정을 실시간으로 관찰 할 수 있으며, 이번처럼 새로운 개념의 암 치료 제의 개발은 물론 퇴행성 뇌 질환 등 많은 질환의 발병 기전을 이해하고 치료 방법을 개발하는데 응용 될 수있을 것 “이라고 밝혔다.

한양대 김영필 교수는 “생체 물질이 스스로 빛을내는 발광 현상은 광량이 낮은 애플리케이션에는 한계가 있다는 것을 지금까지 생각했지만 발상을 전환함으로써 더 친절하고 부작용 적은 치료제 개발의 주요 기술이되었다 “고 말했다.

공동 제 1 저자는 KBSI 박상우 박사, 한양대 김은혜 대학원생 울산 의대 기무윤규 대학원생이다.

향후 KBSI 광주 센터 노화 연구 시설을 보유한 3 차원 호로토모구레삐 현미경 발광 – 형광 임상 분자 이미징 시스템 (IVIS Spectrum) 마이크로 나노 CT, 비선형 다중 여기 시스템 (Intravital Multi-photon Microscope) 등 첨단의 실시간 세포 · 생체 분석 기기 및 변성 (뇌) 질환 모델 동물을 활용 해 발병 자체를 억제하거나 치료제를 개발하는 후속 연구를 계속할 계획이다.

한국 기초 과학 지원 연구원 새로운 형식 원장은 “이번 연구 성과는 KBSI 분석 기술의 개발이 새로운 개념의 암 치료법의 개발에 기폭제 역할을했다”며 “KBSI 및 산업 (토모 큐브) 대학 (한양대), 의료기관 (울산 의대)가 모두 함께 협력하여 이룩한 혁신적인 결과라는 측면에서 더욱 의미가 크다 “고 말했다.

/ 대전 = 바쿠후이윤 기자 [email protected]

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