암세포에서 정상세포보다 과다 발현되는 과산화수소를 감지하는 신개념 조영기술이 개발돼 암 진단과 치료제 개발에 새로운 전기가 마련될 전망이다.
한국기초과학지원연구원(KBSI)은 오창바이오환경연구소 홍관수 박사팀과 바이오이미징중개연구부 조지현 박사팀이 미국 텍사스주립대와 공동연구로 종양 내 과산화수소에 반응해 신호를 발생시키는 감응성 바이모달(MRI·광학 혼합) 이미징 프로브를 개발했다고 9일 밝혔다.
프로브는 단백질이나 유전자 등을 확인하는 데에 활용하는 분자 화합물이다.
공동연구팀이 개발한 이미징 프로브는 MRI와 광학 영상기술을 결합, 특정 분자 표적과 상호작용이 있을 경우 암세포에서 과도하게 발현되는 과산화수소를 포착함으로써 암세포만 선택적으로 표적할 수 있다.
공동연구팀은 낮은 농도의 관측 불가능한 생체 내 분자 신호를 큰 물신호로 전이시켜 MRI 영상에서 관찰가능하게 신호를 증폭시키는 화학교환포화전이(CEST) 기법을 적용했다.
다중모드 이미징 프로브가 과산화수소 존재에 의해 작동돼 암세포 위치에서만 강한 CEST MRI 및 형광 영상신호를 발생시킨 결과. KBSI 연구결과 이미징 프로브는 선택적 감지와 표적기능으로, 형광 신호는 15배, MRI 신호는 60배 향상시켰다.
또 정상 세포주와 조직에 비해 암 세포주에서 최대 4.5배, 종양 조직에서 최대 5.8배 높은 과산화수소를 관찰하며 생체 적합성을 입증했다.
종양모델 마우스에서 생체 내 다중 이미징(형광 및 CEST MRI) 관측 결과. KBSI 이번 연구로 개발한 이미징 프로브는 과산화수소 관련 생물학에 대한 이해를 높이고, 시험관 또는 생체 내 암세포 발견 가능성을 열수 있다는 점에서 큰 의미를 갖는다.
홍 박사는 “이중모드 개념으로 MRI와 광학 이미징 모두의 장점을 살릴 수 있으면서 생체 적합에 최적화된 프로브를 개발했다”며 “수용액과 세포, 동물모델에서 모두 그 가능성을 확인, 생체 내에서 실시간 암 진단기술이나 치료제 개발에 획기적으로 활용될 수 있을 것”이라고 설명했다.
조 박사는 “이번 연구는 과산화수소에 선택적인 표적 프로브를 활용해 생체에서 실시간 CEST 영상을 얻어 종양을 관찰한 결과로, 암세포뿐만 아니라 다양한 분야에서 과산화수소 검출을 위해서 활용할 수 있다”며 “비침습적인 MRI 영상을 활용한 질환 연구는 진단과 치료 과정 모니터링뿐 아니라 질환부위의 특성까지 연구할 수 있다”고 말했다.
