전이성 암 실시간 세포추적 이미징…추적·치료 동시가능

실시간 세포추적 이미징으로 전이성 폐암 질환 공략

KBSI 광주센터-순천대학교 호남권역 공동 연구 결실

[대전=뉴시스] 3차원 홀로토모그래피 현미경을 통해 TiNIR 처리에 따른 폐암세포주의 이동능력 감소 현상을 규명했다. (사진=한국기초과학지원연구원 제공) 2024.05.07. [email protected] *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 국내 연구진이 전이성 암에 대한 새로운 억제 메커니즘을 제시해 암 추적과 치료가 동시에 가능한 치료제 개발에 속도가 붙게 됐다.

한국기초과학지원연구원(KBSI)은 광주센터 이성수 박사팀이 '헴 산소화효소 2(HO2)'가 전이성 암의 바이오마커로 활용될 수 있고 HO2의 기능을 억제하는 종양개시세포 근적외선 프로브(TiNIR·타이니어)로 암 전이를 제어하는 새로운 방법을 제시했다고 7일 밝혔다.

타이니어(Tumor-initiating cell near-infrared probe)는 HO2 추적과 억제 형광탐침자다. 헴(Heme)은 혈액에서 산소를 결합시키는 데 필요한 헤모글로빈의 철 함유 분자 성분이다.

국립순천대학교 의생명과학과 김종진 교수팀과 약학과 장동조 교수팀이 참여한 이번 공동연구는 타이니어의 암전이 억제 효과를 생체영상화, 면역조직화학법, 3차원 홀로토모그래피, RNA 시퀀싱 및 마우스 모델 동물을 이용해 규명하고 HO2가 새로운 항암 표적으로 유의미하다는 사실을 보여줬다. 추후 전이성 암에 대한 새 억제 메커니즘 및 치료제 개발에 활용될 것으로 기대된다.

HO2는 세포에서 헴(heme)을 분해하는 효소다. 세포 항상성 유지에 중요한 역할을 하며 활성산소(ROS)를 제거하는 시스템 제어와 종양 줄기세포의 추적과 치료를 위한 바이오마커로 알려졌다.
 
이번에 순천대 연구팀은 전이성 암에서 HO2 단백질 발현 증가를 확인하고 TiNIR에 의한 HO2의 발현 저해와 이를 통해 발생된 활성산소가 암세포의 세포 주기 및 이동 억제를 유발해 암전이를 억제하는 것을 규명했다.

이어 HO2 억제제로 사용한 TiNIR는 치료 효과 이외에도 형광 특성으로 전이성 암을 추적할 수 있는 프로브(탐침자)로 진단과 치료를 동시에 시행하는 '테라그노시스(theragnosis·질환의 진단 및 치료를 동시에 수행 할 수 있는 기술) 분야에서의 활용 가능성을 제시했다.

또 KBSI 이성수 박사팀은 3차원 홀로토모그래피 정량 분석기술을 폐암 전이암에 활용, TiNIR 처리 후 살아있는 폐암세포의 움직임을 세계 최초로 실시간으로 분석했다.

분석 결과 대조군과 비교해 속도와 총 이동거리가 의미있는 수준으로 감소한 것을 나타났고 대조군과 TiNIR를 처리한 폐암세포를 각각 '활발히 움직이는 그룹'과 '거의 움직이지 않는 그룹'으로 분류했을 때 TiNIR를 처리한 암세포에서 '거의 움직이지 않는 그룹'의 비율이 대조군보다 월등히 높은 것으로 밝혀졌다.

이를 통해 TiNIR의 암세포 이동 저해 효과를 확인하고 나아가 전이 억제 가능성을 증명했다.
 
연구 결과는 생의학분야 권위지인 'Biomaterials Research' 온라인판에 지난달 26일 게재됐다.(논문명:Targeting Heme Oxygenase 2(HO2) with TiNIR, a theragnostic approach for managing metastatic non-small cell lung cancer/순천대 문슬기·순천대 심현보·KBSI 이재혁(공동제1저자)/KBSI 이성수·순천대 장동조·순천대 김종진(공동교신저자))

KBSI 이성수 박사는 "이번에 적용한 3차원 홀로토모그래피 기술은 살아있는 암 질환세포의 운동성을 실시간 추적하고 정량적으로 분석할 수 있다는 점에서 차별성이 있다"며 "이를 활용한 실시간 세포 추적 이미징 분석 기법은 암질환 극복 신약 개발 전략 제시에 시금석이 될 것으로 기대된다"고 말했다.

순천대 김종진 교수는 "새로운 전이암 바이오마커 HO2와 선택적 억제제인 TiNIR 활용 치료법으로 암 환자의 절반이상이 겪는 전이를 관리할 수 있을 것으로 예상된다"며 "향후 암 예방 및 진단, 치료 전략의 새로운 패러다임이 될 것"이라고 강조했다.


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