한국기초과학지원연구원(원장 신형식)은 이성수 광주센터 박사 연구팀이 김영필 한양대 생명과학과 교수 연구팀, 이경진 울산대 의과대학 교수 연구팀과 공동연구를 통해 자체발광 단백질로 암세포를 사멸시키는 새로운 암 치료 개념의 기술 개발에 성공했다고 14일 밝혔다. 

이번에 개발된 기술은 생체물질이 스스로 빛을 내는 생물 발광(Bioluminescence) 현상을 응용해 외부에서의 빛 자극 없이 치료과정을 유도한다. 암세포 사멸 후에는 치료에 사용된 단백질이 빠르게 체내에서 분해되므로 부작용이 매우 적다는 장점이 있다.

특히 항암제와 같은 기존의 화학적 제제가 아닌 순수 단백질만을 이용하는 새로운 개념의 치료법을 제시했다는 점에서 매우 큰 의의를 갖는다. 이 치료법은 화학적 제제로 인한 부작용을 현저하게 낮춰줘 다양한 노인성 질환 치료에 응용이 가능할 것으로 기대된다.

연구팀이 개발한 암 치료 단백질은 서로 다른 기능을 갖는 '암세포 세포막에 특이적으로 결합해 빛을 내는 단백질 부위'와 '빛 자극으로부터 암세포 사멸을 유도하는 단백질 부위'가 결합한 구조이다. 암세포에 결합된 단백질이 스스로 빛을 내고, 그 빛이 방아쇠로 작용해 암세포 활성산소 농도를 높여 세포를 사멸시키는 원리이다.

기존 분석기술로는 치료 과정을 단계별로 각각 분석할 수밖에 없었다. 이번에 활용된 기초지원연 광주센터의 '3차원 홀로토모그래피 현미경' 기술은 빛 굴절률을 이용해 살아있는 상태의 세포를 실시간으로 분석한다. 이번 연구에서 치료 단백질의 암세포 세포막 결합부터 사멸까지, 암 치료 전 과정을 실시간 분석했다. 

이성수 기초지원연 책임연구원은 "3차원 홀로토모그래피 기술을 응용하면 살아있는 세포에서 일어나는 생물학적 변화를 실시간으로 관찰할 수 있어, 새로운 개념의 암 치료제 개발은 물론 여러 질환의 치료법 개발에 응용될 수 있을 것"이라고 말했다.

김영필 한양대 교수는 "생체물질이 스스로 빛을 내는 발광현상은 그동안 광량이 낮아 응용에 한계가 있는 것으로 여겨져 왔으나, 발상을 전환함으로써 부작용이 적은 치료제 개발의 주 기술이 됐다"고 밝혔다.

향후 연구진은 기초지원연 광주센터 노화연구시설이 보유한 첨단 실시간 분석장비와 퇴행성 (뇌)질환 모델 동물을 활용해 발병 자체를 억제하거나 치료제를 개발하는 후속연구를 이어나간다는 방침이다. 

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단, 보건복지부-한국보건산업진흥원, 과학기술일자리진흥원, 한국기초과학지원연구원 지원으로 이뤄졌다.