대장암 찾는 스프레이·면역세포 강화 나노입자 개발

[암 정복을 향한 연구 한발짝씩]
효소 반응하는 탐침 스프레이로
대장암서 발생하는 물질 탐색해
포스텍 연구팀 ‘AFM’에 표지논문

포스텍 연구팀이 대장암 검진 스프레이를 개발해 논문이 <어드밴스트 펑크셔널 머티리얼스> 표지 논문으로 실렸다. 포스텍 제공

국내 연구진이 대장암을 찾는 스프레이와 암에 대한 면역시스템을 강화하는 나노입자를 개발해 암 정복에 한발짝씩 더 다가갔다.

포스텍(포항공대)은 “화학과 김성지 교수 연구팀이 기계공학과 김기현 교수, 아산생명과학연구원 명승재 의생명연구소장 연구팀과 공동연구를 통해 대장암에서 많이 발현되는 효소에 따라 빛이 달라지는 물질을 만들어 대장암 내시경 검사 때 스프레이처럼 사용하면 암을 쉽게 진단하는 방법을 개발했다”고 밝혔다. 연구 성과는 재료분야 국제 학술지인 <어드밴스트 펑크셔널 머티리얼스> 24일(현지시각)치 속표지 논문으로 소개됐다.

우리나라 사망률 순위에서 3위로 급상승한 대장암은 주로 대장 내시경을 통해 진단하는데 육안으로 종양을 확인하다 보면 초기암의 경우 크기가 작아 놓칠 확률이 높다. 조직을 떼어내 검사하는 경우에는 암 여부를 판단하는 데 오랜 시간이 걸린다. 연구팀은 이런 한계를 극복할 수 있는 방법으로 대장암에서 특이하게 많이 발현하는 ‘감마 글루타밀 펩티다아제’라는 효소 물질에 의해 색깔이 달라지는 형광 프로브(탐침)를 만들었다. 대장 내시경을 받을 때 장 내벽에 이 형광 프로브를 뿌려 색 변화로 암 발생 여부를 판단할 수 있다.

연구팀은 또 양자점-항체 복합체 프로브를 활용했는데, 이 프로브는 고가의 디스플레이에도 활용되고 있는 퀀텀닷(양자점)에 항체를 붙여 만든 것이다. 이 프로브는 대장암에 과발현되는 ‘엠엠피14’(MMP14) 단백질에 결합하는 특성이 있다. 이 방법 역시 형광 물질 색의 변화로 암을 진단할 수 있는데 외형상 구분이 어려운 초기 암에도 반응해 조기에 암을 진단할 수 있다. 특히 기존의 프로브는 중금속을 함유한 경우가 많았는데 이번엔 은을 기반으로 중금속 없이 제작해 체내 부작용도 줄였다.

연구팀은 효소에 반응하는 형광 프로브와 양자점-항체 복합체를 동시에 사용하면 5분 안에 빠르게 대장암을 찾을 수 있고, 조직검사 결과 5㎜ 정도의 작은 조직으로도 암 진단이 가능해진다고 밝혔다.

나노입자에 특정 단백질 코팅해
암세포 공격하는 면역체계 활성화
키스트·경북대팀 ‘AM’에 논문

항암면역 나노입자의 항암 치료 모식도. 한국과학기술연구원 제공

한국과학기술연구원(키스트) 테라그노시스연구단 김인산 박사와 경북대 화학공학과 이은정 교수 공동연구팀은 29일 “암 세포를 공격하는 몸속 면역체계를 효과적으로 활성화하는 나노입자를 개발했다”고 밝혔다. 연구팀 논문은 국제 유명학술지 <어드밴스트 머티리얼스> 15일(현지시각) 온라인판에 실렸다.

암세포는 다양한 회피 방법을 통해 몸속 면역세포의 공격으로부터 자신을 방어하는데, 대표적으로 암세포는 자신의 표면에 ‘공격 무력화 신호’를 내는 단백질(CD47)을 발현시켜 면역세포의 공격을 피한다. 연구팀은 이 신호를 무력화해 몸속 면역시스템이 암을 ‘적’으로 제대로 인식하도록 해 암세포를 제거하는 전략을 세웠다. 연구팀은 우선 약물을 담을 수 있고 암 조직을 쫓아가는 생체 유래의 나노 소재인 페리틴 나노입자 표면에 특정 단백질(SIRPα)을 표출시켜 암세포의 공격 무력화 신호를 차단하고 암세포를 효과적으로 잡아먹는 것을 동물실험을 통해 확인했다. 또한 케이지 형태의 나노입자의 내부에 세포사멸 유도제를 집어넣어 선천성 면역세포의 탐식기능을 향상시키고 우수한 효능을 갖는 항암 치료제를 만들어냈다.

연구팀이 정맥 주사 경로를 사용해도 암 조직으로 매우 높은 효율로 전달됐으며 전신성의 암세포 특이적 면역반응을 나타냈다. 연구진은 종양 쥐 모델에서 항암면역 나노입자를 혈관 주사를 통해 투여했을 때 암세포 성장이 현저히 둔화되고 성장한 암도 완전히 제거할 수 있음을 확인했다.

이근영 선임기자 [e-mail]