기초과학연구원, 암 줄기세포만 콕 집어 빛 밝히는 형광물질 개발

암 줄기세포만 선택적으로 추적하는 새로운 형광물질이 개발됐다.

기초과학연구원(IBS)은 복잡계 자기조립 연구단의 장영태 부연구단장 연구팀이 암 줄기세포를 표적하는 형광물질 타이니어(TiNIR)를 개발하고, 동물실험을 통해 항암 치료 가능성을 확인했다고 5일 밝혔다.

장영태 IBS 복잡계 자기조립 연구단 부연구단장

암의 근본적인 치료를 위해서는 암 줄기세포를 식별해 제거하는 일이 중요하지만 기존 탐지 기술은 암 줄기세포만을 뚜렷하게 구분하기 어려웠다. 또 탐지체(프로브)가 세포 내부 바이오마커에 접근하지 못해 생체 환경에서 탐지가 어렵다는 한계도 있었다.

연구팀은 암 줄기세포에서 HMOX2라는 단백질이 특이적으로 높게 발현됨을 확인하고, 이를 바이오마커로 표적해 결합할 수 있는 새로운 형광 프로브 타이니어를 개발했다.

저농도의 타이니어를 세포에 주입하면 HMOX2 단백질과 결합해 적외선 영역의 형광을 내며 암 줄기세포를 시각화한다. 살아있는 암 줄기세포를 염색하지 못했던 기존 기술의 한계를 극복한 것이다. 이후 생쥐에 타이니어를 직접 주입해본 실험에서도 높은 선택성으로 살아있는 암 줄기세포를 추적할 수 있음을 확인했다.

연구팀은 고농도 타이니어를 통한 항암 치료 효과도 확인했다. 연구팀은 폐암을 유발한 생쥐에게 100μM(마이크로몰)의 고농도 타이니어를 이틀 간격으로 반복 주사했다. 약물을 처리하지 않은 쥐는 종양이 점점 자라나 무게가 1.14ｇ에 이른 반면, 고농도 타이니어를 주사한 쥐의 경우 종양의 생장이 억제돼 그 무게가 0.16ｇ에 불과했다.

생존율도 크게 증가하는 것으로 나타났다. 암 발생 85일 이후 폐암 쥐가 생존할 확률은 거의 없지만, 고농도 타이니어를 주사한 경우 생존율이 70%까지 대폭 증가했다.

이번 연구는 암 줄기세포를 환자에서 추적하고 제어할 수 있는 형광물질 기반 프로브를 개발한 것으로 향후 암의 사후 관리와 치료율 향상에 기여할 것으로 기대된다.

암 줄기세포가 다른 기관으로 암을 전이시키는데도 관여하는 것으로 알려진 만큼 연구진은 향후 추가 연구를 통해 암의 전이 능력까지 억제할 수 있는 프로브를 찾아 나설 계획이다.

연구결과는 화학분야 권위지인 미국화학회지(JACS) 온라인 판에 실렸다.

장영태 부연구단장은 “이번 연구는 새로운 바이오마커와 형광 프로브의 발견을 통해 암 치료의 새로운 가능성을 제시했다”며 “폐암뿐 아니라 다른 종류의 암도 표적할 수 있음이 확인된 만큼 추가 연구를 통해 범용 암 치료제를 개발해볼 계획”이라고 말했다.

포항=장영태 기자 [e-mail]