암 전이·재발 막을 '종양줄기세포 탐지물질' 찾았다

IBS 장영태 부연구단장 연구팀, TiY분자의 종양줄기세포 탐지와 사멸 효과 입증
TiY 개발과 종양줄기세포 선별 실험 절차.<사진=IBS>TiY 개발과 종양줄기세포 선별 실험 절차.<사진=IBS>

국내외연구팀이 종양줄기세포에 선택적으로 결합해 암의 재발이나 전이를 막는 형광물질을 발견, 암치료에 활용될 전망이다.

IBS(기초과학연구원·원장 김두철)는 장영태 복잡계 자기조립 연구단 부연구단장(POSTECH 화학과 교수) 연구팀이 국제 공동연구를 통해 종양줄기세포에만 선택적으로 결합하는 형광물질을 발견하고 암의 재발이나 전이를 막는 항암 치료 가능성도 확인하는데 성공했다고 7일 밝혔다.

종양줄기세포는 암 세포로 분화하기전 단계의 세포로 재생분화 능력이 강해 종양 형성과 암 전이, 재발에 관여한다. 때문에 생체 내에서 다양한 종류의 종양줄기세포를 얼마나 선별적으로 정확히 검출해 낼수 있는지 여부가 항암 치료의 관건이 된다.

그러나 종양줄기세포 검출에 사용되는 기존 항체 치료법은 암 종류나 사람에 따라 다른 편차를 보여 널리 활용하기 어렵고 일반 종양세포와 종양줄기세포를 선별하는데 한계가 있었다.

연구팀은 종양줄기세포만을 탐지하는 형광물질을 찾기 위한 실험을 고안했다. 우선 대표적 악성 종양인 폐암줄기세포를 폐암 환자 표본으로부터 추출하고 폐암줄기세포에 형광분자들을 종류별로 처리하며 세포와 결합하는 형광물질을 찾아갔다.

이를 위해 자체개발한 약 1만여 종류의 형광 유기분자 라이브러리의 형광물질을 폐암줄기세포에 처리하는 스크리닝 과정을 거쳤다. 그결과 TiY분자가 폐암줄기세포의 비멘틴(Vimentin)이라는 단백질에 선택적으로 결합한다는 사실을 발견했다. 비멘틴은 종양줄기세포의 골격을 이루는 근육단백질의 일종으로 일반 종양세포보다 종양줄기세포에 압도적으로 많다.

연구팀은 면역력을 결핍시킨 세 그룹의 생쥐를 이용해 TiY가 일반종양세포가 아닌 종양줄기세포에만 결합해 형광을 띠게 한다는 것을 검증했다. TiY의 범용성도 확인됐다. 연구팀은 폐암에 이어 신장암, 뇌종양, 피부암, 전립선암, 유방암, 난소암, 결장암 등 총 28종류의 암 조직에서 분리한 TiY염색세포를 체외 배양한 결과 모두 종양구를 형성했다. TiY가 모든 암의 암줄기세포만을 정확하게 찾아 분리하는 탐지기로 활용될 수 있는 가능성이 증명된 셈이다.

특히 TiY를 높은 농도로 처리해도 정상 폐세포와 일반폐암세포는 별다른 영향을 받지 않았지만 폐암줄기세포는 급격히 사멸했다. 이처럼 TiY가 종양줄기세포를 탐지하고 종양 형성을 억제할 수 있어 항암 치료에 활용할 수 있는 가능성이 입증됐다.

장영태 부연구단장은 "이번 결과는 살아있는 종양줄기세포 내부에서 발현되는 단백질을 표적으로 한 최초의 형광물질 개발에 의의가 있으며, 향후 암 치료 약물 개발의 가능성을 열어주는 성과"라고 연구의의를 말했다.

한편 이번 연구결과는 독일 응용화학회지(Angewandte Chemie International Edition, IF 11.994) 온라인판에 지난 1월 26일(독일시간) 게재됐다.
TiY의 종양줄기세포에 대한 선별능력 검증(a TiY의 화학 구조, b 광현미경 관찰을 통해 검증된 TiY의 종양줄기세포에 대한 선별성, c 대조군).<사진=IBS>TiY의 종양줄기세포에 대한 선별능력 검증(a TiY의 화학 구조, b 광현미경 관찰을 통해 검증된 TiY의 종양줄기세포에 대한 선별성, c 대조군).<사진=IBS>
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