KBSI·순천대, 전이성 폐암 추적과 치료 한 번에 가능한 ‘테라그노시스’ 치료제 개발
2022년 국내 암 사망률 1위는 폐암이었다. 특히 폐암 중에서도 전이성 폐암은 5년 생존율이 11.5%에 그친다. 국내 연구진이 전이성 폐암을 억제할 새로운 방법을 제시했다. 암을 치료하면서 진단도 동시에 할 수 있어 효과적인 치료제 개발에 적용할 수 있을 것으로 기대된다.
이성수 한국기초과학지원연구원(KBSI) 광주센터 책임연구원 연구진은 국립순천대의 김종진 의생명과학과 교수, 장동조 약학과 교수 연구진과 함께 헴 산소화효소 2(Heme oxygenase 2, HO2)를 전이성 암의 바이오마커이자 항암제의 표적으로 활용할 수 있다는 연구 결과를 발표했다고 7일 밝혔다.
HO2는 혈액에서 산소와 결합하는 ‘헴(Heme)’ 성분을 분해하는 효소다. 이전 연구를 통해 세포 항상성 유지에 중요한 역할을 하며, 활성산소를 제거하는 과정에 관여하는 것이 확인됐다. 종양 줄기세포의 추적과 치료를 위한 바이오마커로도 보고된 바 있다.
먼저 순천대 연구진은 전이성 암에서 HO2 단백질의 발현이 증가하는 것을 확인했다. 이를 바탕으로 HO2의 기능을 억제하는 종양개시세포 근적외선 프로브(TiNIR, 타이니어)를 활용해 세포 내 활성산소의 축적과 인산화를 제어하는 데 성공했다. 결과적으로 세포 골격의 합성과 세포 주기를 억제해 전이 암을 치료할 수 있었다.
특히 타이니어는 형광 특성도 가지고 있어 전이성 암을 추적하는 데 활용할 수 있었다. 진단과 치료를 동시에 시행하는 ‘테라그노시스(theragnosis)’ 기술인 셈이다. 테라그노시스는 치료를 뜻하는 테라피(Therapy)와 진단을 뜻하는 디아그노시스(Diagnosis)의 합성어다.
KBSI 연구진은 3차원 홀로토모그래피 기술을 활용해 타이니어의 치료 효과를 확인했다. 홀로토모그래피는 컴퓨터단층촬영(CT)으로 인체를 보듯 세포의 구조를 층층이 볼 수 있는 현미경을 말한다. 타이니어 처리 후 살아있는 전이성 폐암 세포의 움직임을 실시간 분석한 결과, 대조군과 비교해 속도와 총 이동 거리 모두 유의미하게 감소했다.
대조군 세포와 타이니어를 처리한 폐암 세포들을 활발히 움직이는 그룹과 거의 움직이지 않는 그룹으로 분류해 결과를 자세히 살폈다. 타이니어를 처리한 경우 거의 움직이지 않는 세포의 비율이 대조군보다 매우 높게 나타났다. 타이니어가 암세포의 이동을 방해해 암 전이를 억제할 수 있다는 것을 증명한 것이다.
이성수 책임연구원은 “이번에 사용한 3차원 홀로토모그래피 기술은 살아있는 암 세포의 운동성을 실시간으로 추적하고, 정량적으로 이를 분석할 수 있다는 점에서 차별성이 있다”며 “앞으로 3차원 홀로토모그래피를 활용한 실시간 세포 추적 이미징 분석 기법은 암 극복을 위한 신약 개발 전략 제시에 시금석이 될 것으로 기대한다”고 밝혔다.
김종진 교수는 “새로운 전이암 바이오마커 HO2와 선택적 억제제인 타이니어를 활용한 치료법으로 암 환자의 절반 이상이 겪는 전이를 관리할 수 있을 것으로 예상한다”며 “향후 암 예방과 진단, 치료 전략에 새로운 패러다임이 될 것으로 보인다”고 전했다.
이번 연구 결과는 생의학 분야의 국제 학술지인 ‘바이오머티리얼즈 리서치(Biomaterials Research)’ 온라인 판에 지난 25일 게재됐다.
참고 자료
Biomaterials Research(2024), DOI: https://doi.org/10.34133/bmr.0026
이성수 한국기초과학지원연구원(KBSI) 광주센터 책임연구원 연구진은 국립순천대의 김종진 의생명과학과 교수, 장동조 약학과 교수 연구진과 함께 헴 산소화효소 2(Heme oxygenase 2, HO2)를 전이성 암의 바이오마커이자 항암제의 표적으로 활용할 수 있다는 연구 결과를 발표했다. 상단 오른쪽부터 이재혁 한국기초과학지원연구원(KBSI) 박사후연구원, 심현보 순천대 박사과정생, 문슬기 순천대 박사후연구원. 하단 오른쪽부터 이성수 KBSI 책임연구원, 김종진 순천대 교수, 장동조 순천대 교수./KBSI
2022년 국내 암 사망률 1위는 폐암이었다. 특히 폐암 중에서도 전이성 폐암은 5년 생존율이 11.5%에 그친다. 국내 연구진이 전이성 폐암을 억제할 새로운 방법을 제시했다. 암을 치료하면서 진단도 동시에 할 수 있어 효과적인 치료제 개발에 적용할 수 있을 것으로 기대된다.
이성수 한국기초과학지원연구원(KBSI) 광주센터 책임연구원 연구진은 국립순천대의 김종진 의생명과학과 교수, 장동조 약학과 교수 연구진과 함께 헴 산소화효소 2(Heme oxygenase 2, HO2)를 전이성 암의 바이오마커이자 항암제의 표적으로 활용할 수 있다는 연구 결과를 발표했다고 7일 밝혔다.
HO2는 혈액에서 산소와 결합하는 ‘헴(Heme)’ 성분을 분해하는 효소다. 이전 연구를 통해 세포 항상성 유지에 중요한 역할을 하며, 활성산소를 제거하는 과정에 관여하는 것이 확인됐다. 종양 줄기세포의 추적과 치료를 위한 바이오마커로도 보고된 바 있다.
먼저 순천대 연구진은 전이성 암에서 HO2 단백질의 발현이 증가하는 것을 확인했다. 이를 바탕으로 HO2의 기능을 억제하는 종양개시세포 근적외선 프로브(TiNIR, 타이니어)를 활용해 세포 내 활성산소의 축적과 인산화를 제어하는 데 성공했다. 결과적으로 세포 골격의 합성과 세포 주기를 억제해 전이 암을 치료할 수 있었다.
특히 타이니어는 형광 특성도 가지고 있어 전이성 암을 추적하는 데 활용할 수 있었다. 진단과 치료를 동시에 시행하는 ‘테라그노시스(theragnosis)’ 기술인 셈이다. 테라그노시스는 치료를 뜻하는 테라피(Therapy)와 진단을 뜻하는 디아그노시스(Diagnosis)의 합성어다.
암 전이 억제제 타이니어(TiNIR)의 작동 메커니즘. 타이니어가 HO2의 발현을 저해하면 활성산소가 발생해 암세포의 세포 주기와 이동을 억제한다./KBSI
KBSI 연구진은 3차원 홀로토모그래피 기술을 활용해 타이니어의 치료 효과를 확인했다. 홀로토모그래피는 컴퓨터단층촬영(CT)으로 인체를 보듯 세포의 구조를 층층이 볼 수 있는 현미경을 말한다. 타이니어 처리 후 살아있는 전이성 폐암 세포의 움직임을 실시간 분석한 결과, 대조군과 비교해 속도와 총 이동 거리 모두 유의미하게 감소했다.
대조군 세포와 타이니어를 처리한 폐암 세포들을 활발히 움직이는 그룹과 거의 움직이지 않는 그룹으로 분류해 결과를 자세히 살폈다. 타이니어를 처리한 경우 거의 움직이지 않는 세포의 비율이 대조군보다 매우 높게 나타났다. 타이니어가 암세포의 이동을 방해해 암 전이를 억제할 수 있다는 것을 증명한 것이다.
이성수 책임연구원은 “이번에 사용한 3차원 홀로토모그래피 기술은 살아있는 암 세포의 운동성을 실시간으로 추적하고, 정량적으로 이를 분석할 수 있다는 점에서 차별성이 있다”며 “앞으로 3차원 홀로토모그래피를 활용한 실시간 세포 추적 이미징 분석 기법은 암 극복을 위한 신약 개발 전략 제시에 시금석이 될 것으로 기대한다”고 밝혔다.
김종진 교수는 “새로운 전이암 바이오마커 HO2와 선택적 억제제인 타이니어를 활용한 치료법으로 암 환자의 절반 이상이 겪는 전이를 관리할 수 있을 것으로 예상한다”며 “향후 암 예방과 진단, 치료 전략에 새로운 패러다임이 될 것으로 보인다”고 전했다.
이번 연구 결과는 생의학 분야의 국제 학술지인 ‘바이오머티리얼즈 리서치(Biomaterials Research)’ 온라인 판에 지난 25일 게재됐다.
참고 자료
Biomaterials Research(2024), DOI: https://doi.org/10.34133/bmr.0026