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암 줄기세포만 콕 집어 형광 표시한다

암 제거해도 줄기세포 있으면 재발할 수도
IBS 연구팀 개발 탐침 '타이니어', 항암 치료 효과도
암 줄기세포를 추적하는 형광물질이 나왔다.

IBS(원장 김두철)는 복잡계 자기조립 연구단이 암 줄기세포를 표시하는 형광물질 타이니어(TiNIR)를 개발, 동물실험에서 항암 치료 가능성을 확인했다고 5일 밝혔다. 

암을 완전히 치료하려면 암 줄기세포를 식별해 없애야 한다. 암 줄기세포가 종양을 생성할 수 있기 때문이다. 수술이나 항암치료로 눈에 보이는 암을 제거해도 암 줄기세포가 살아있으면 재발 확률이 높아진다. 

그러나 기존 탐지 기술로는 암 줄기세포를 뚜렷하게 구분하기 어렵다. 프로브라는 탐지체도 세포 내부에 접근할 수 없다.

연구팀은 암 줄기세포에 단백질 'HMOX2'이 특히 많다는 것을 발견했다. 이 단백질을 바이오마커로 삼고 여기에 결합할 새로운 형광 프로브 타이니어(TiNIR)를 만들었다.

저농도의 타이니어를 세포에 주입하면 암 줄기세포 내 HMOX2 단백질과 만나 적외선 영역의 형광을 낸다. 생쥐에 타이니어를 주입한 실험에서도 암 줄기세포만 선택적으로 추적할 수 있었다. 살아있는 암 줄기세포를 염색할 수 없었던 기존 기술과의 차이다. 

연구진은 710개 형광물질을 보유한 라이브러리를 구축하고 고속처리검색법을 통해 폐암 종양근원세포를 선택적으로 염색하는 근적외선 프로브를 발굴했다(A). 최종적으로 선택된 타이니어(TiNIR)는 종양근원세포를 염색한다(B). (C)는 타이니어의 분자 구조를, (D)는 타이니어가 다양한 세포 중에서 종양근원세포(TS10, TS21)를 뚜렷하게 구분할 수 있음을 보여준다. <그림=IBS 제공>연구진은 710개 형광물질을 보유한 라이브러리를 구축하고 고속처리검색법을 통해 폐암 종양근원세포를 선택적으로 염색하는 근적외선 프로브를 발굴했다(A). 최종적으로 선택된 타이니어(TiNIR)는 종양근원세포를 염색한다(B). (C)는 타이니어의 분자 구조를, (D)는 타이니어가 다양한 세포 중에서 종양근원세포(TS10, TS21)를 뚜렷하게 구분할 수 있음을 보여준다. <그림=IBS 제공>

타이니어로 항암 치료 효과도 얻을 수 있다. 연구팀은 폐암이 유발된 생쥐에게 고농도(100μM) 타이니어를 이틀 간격으로 주사했다. 약물을 넣지 않은 쥐는 종양이 점점 자라났고 몸무게는 1.14g이었다. 약물을 주사한 쥐에서는 종양의 생장이 억제됐고 쥐의 몸무게는 0.16g이었다.

타이니어는 생존율도 높였다. 쥐에서 폐암 발생 85일 이후에는 거의 생존할 수 없다. 그런데 고농도 타이니어를 주사하자 생존율이 70%까지 증가했다.

연구를 총괄한 장영태 부연구단장은 "고농도 타이니어는 HMOX2의 기능을 억제한다"며 "HMOX2의 기능이 억제되면 암 줄기세포 내 활성산소종(ROS)이 축적되어 세포 자살이 유도되고 줄기세포의 특성을 잃는다"며 고 설명했다.

장 부연구단장은 "우리가 개발한 프로브는 암의 사후 관리와 치료율 향상에 기여할 것으로 기대된다"며 "암의 전이 능력을 억제하는 프로브와 범용 암 치료제도 개발할 계획"이라고 말했다.

연구 결과는 미국화학회지(JACS) 8월 22일 자 온라인 판에 실렸다.
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