암세포와 정상세포 구분하는 新기술 개발!

암세포와 정상세포를 구분하는 기술 개발

- 앙게반테 케미 속표지논문 게재, “암 조기진단과 맞춤형 치료에 한걸음 다가가”-

암 전이와 밀접한 관련이 있는 침습성 암세포(스며들 듯 퍼져나가는 암세포)의 표지단백질(효소)을 정량적으로 검사하여 암세포와 정상세포를 구분하는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됨으로써 암 조기진단과 맞춤형 치료에 한걸음 다가서게 되었습니다. 

연세대 윤대성 교수와 권태윤 교수가 주도하고, 엄길호 교수와 이규도 박사과정생이 참여한 이번 연구는 교육과학기술부와 한국연구재단이 추진하는 일반연구자지원사업(기본연구)의 지원으로 수행되었고, 화학분야의 권위 있는 학술지인  ‘앙게반테 케미(Angewandte Chemie International Ed.)’ 최신호(6월 11일자)에 속표지논문으로 게재되었습니다.

주요 내용으로는 암세포 같은 경우 정상세포와 달리 성장에 필요한 적당한 환경이 주어질 경우에 무한대로 증식하는 특징이 있습니다. 이 때 왕성한 세포분열로 공간이 부족해지면, 암세포는 효소(기질금속단백질가수분해효소)를 분비해 주변 조직을 제거하여 공간을 확장합니다. 따라서 이 효소의 미세한 농도 차이를 감지하고 특성을 분석할 수 있는 기술이 개발되면 암세포와 정상세포를 쉽게 구분하여 암을 조기에 진단할 수 있게 됩니다. 

또한 왕성한 세포분열이 지속되면 혈관벽이나 조직을 파괴하여 내부로 침투하는데, 이 때 혈액 등을 타고 다른 장기나 조직으로 이동하는 ‘암 전이’가 발생합니다. 특히 이 효소는 암 전이에도 매우 밀접한 관련이 있어, 이 효소의 특성을 분자적 수준에서 규명하는 것은 매우 필요한 이유이기도 합니다. 

엄길호 교수(좌측), 윤대성 교수(중간), 권태윤 교수(우측)

윤대성, 권태윤 교수 연구팀은 원자힘현미경(AFM, Atomic Force Microscope)으로 침습성 암세포 표면의 효소가 반응하는 현상(특정 펩타이드 서열이 가수분해되는 현상)을 실시간 관측하는 방식으로 암세포와 정상세포를 구분하는데 성공하였습니다. 

 

연구팀은 AFM 캔틸레버가 공진하는 특성을 이용해 암세포 표면에 있는 효소에 의해 주변 조직을 구성하는 대표적인 펩타이드 서열이 가수분해되는 현상을 실시간으로 검지해냈습니다. 

캔틸레버(Cantilever) : 길이가 100μm(마이크로미터), 폭 10μm, 두께 1μm로 아주 작아 미세한 힘에 의해서도 아래위로 쉽게 휘어지도록 만들어짐

공진(resonance) : 특정 진동수를 가진 물체가 같은 진동수의 힘이 외부에서 가해질 때 진폭이 커지면서 에너지가 증가하는 현상

이 기술은 기존의 형광표지를 이용한 검지방법들과 달리, 펩타이드가 가수분해된 양의 정량화가 가능해, 효소의 활성도를 쉽게 판단하는데 매우 효과적인 것이 특징입니다. 또한 암세포와 정상세포를 구분할 수 있을 뿐만 아니라, 유전자 변형에 의해 돌연변이 효소를 발현하는 세포도 진단할 수 있습니다. 

윤대성 교수는 “이번에 개발된 기술은 별도의 까다로운 MEMS(미세전자제어기술) 공정 없이 상용화된 장비(AFM)를 이용했고, 실험방법도 매우 간단하며 결과를 손쉽게 확인할 수 있는 점이 큰 특징이다”라고 설명하였습니다. 

권태윤 교수는 “이 센싱기술로 각 암세포의 특성과 세포 간의 신호전달 경로를 규명함으로써 암을 조기에 진단할 수 있을 뿐만 아니라 맞춤형 치료도 가능할 것으로 기대된다”고 연구소감을 전했습니다.

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