해외 과학자들이 세포가 자살하는 것에 대한 연구로 인간의 알츠하이머나병에 대한 치료와 병해에 강한 농작물의 개발 가능성이 높아졌다. 호주 퀸즐랜드 대학의 보스탄 고베 교수는 국제 협력 연구를 통해 특정 단백질이 세포 자살에 관여하는 것을 확인했다고 23일(한국시간) 사이언스지에 발표했다. 아포토시스(apoptosis)라고 불리는 이 세포 자살은 세포가 유전자에 의해 제어돼 죽는 방식의 한 형태로 세포의 괴사나 병적 죽음인 네크로시스(necrosis)와는 다르다. 아포토시스는 발생 과정에서 몸의 형태 만들기를 담당하고, 성체에서는 정상적 세포를 갱신하거나 이상이 생긴 세포를 제거하는 일을 담당하고 있다. 연구진은 인간 뉴런에서 세포가 자살하는 과정에 관여하는 단백질을 연구함으로써 식물 세포에서도 자살을 일으키는 공통적인 방법을 발견했다. 동물과 식물의 세포 자살은 면역 반응의 핵심 부분이며 감염된 세포들이 종종 자살하기 때문에 더 큰 유기체가 살 수 있다. 고베 교수는 "신경퇴행성 질환은 전 세계적으로 수백만명에게 영향을 미치며 여러가지 이유로 발생하지만 원인은 뇌 세포의 파괴"라고 말했다. 특정 단백질인 SARM1은 여러 신경퇴행성 질환에 걸친 뇌세포 파괴에 관여한다. 그는 "우리는 3차원 구조를 드러내는 이 단백질에 대한 중요한 정보를 제공했는데, 이를 통해 세포 분해를 지연시키거나 멈출 수 있는 약물의 개발이 가속화될 것"이라고 전망했다. 연구진은 구조 생물학, 생화학, 신경생물학 및 식물 과학의 조합을 사용해 세포와 단백질을 분석함으로써 잠재적으로 획기적 혁신의 토대를 마련했다. 또한 세포 자살 과정에 대한 이해가 높아지면 질병에 강한 식물의 개발로 이어져 수확량을 높이고 폐기물을 최소화하며 식량 안보를 강화할 수 있다. 고베 교수는 "식량 안보는 전 세계적으로 점점 더 관련성이 높은 문제"라고 말했다. 식물 질병은 수확되기도 전에 매년 농작물 손실의 15% 이상을 차지한다. 그동안 특정 식물 저항성 유전자는 질병으로부터 식물을 보호 할 수 있지만 이러한 유전자의 산물이 어떻게 작용하는지는 잘 파악되지 않았다. 그는 "이 저항의 일부는 인간의 뉴런과 유사하게 감염된 세포가 스스로 파괴된다"고 덧붙였다. 연구를 통해 뉴런에서 이 과정이 어떻게 일어나는지 알게 되면서 식물에서 저항이 어떻게 발생하는지 알 수 있었다. 이로 인해 전세계 농작물을 질병으로부터 보호하는 데 사용할 수 있는 효과적인 합성 저항성 유전자를 만드는 데 한 걸음 더 다가섰다. 이번 연구는 호주 퀸즐랜드 대학과 호주 국립 대학교, 그리피스 대학교 및 호주 연방과학산업연구기구의 연구원들이 미국, 영국 및 호주의 국제 협력자들과 함께 진행했다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

고려대 구로병원 방사선종양학과 의료진이 암 환자에게 '고주파 온열 암치료'를 실시하고 있다. 암환자가 증가하면서 암치료에 대해 관심이 늘어나고 있습니다. 최신 암치료법 중 하나인 '고주파 온열 암치료'는 대전된 두 전극 사이에 인체를 놓고 13.56㎒의 고주파 전류를 유도해 흐르게 하는 것입니다. 38.5~42.0도의 온도를 가하는 경우 암세포가 자연적으로 파괴돼 괴사되는 원리를 이용합니다. 이 치료는 혈액암을 제외한 모든 고형암에 치료 가능합니다. 또 부종 발생 등의 부작용 없어 뇌종양 치료에도 사용할 수 있습니다. 여러 연구를 통해 대장암, 폐암, 난소암, 췌장암 등 여러 고형암의 치료 시 수명연장, 통증완화 등의 효과가 있음이 보고되고 있습니다. 즉, 암조직에 열을 가해 암세포의 생체 대사율을 증가시켜 암세포의 산소공급을 막아 암세포 자살을 유도하는 것입니다. 온열 암치료 시 사용되는 고주파 전류는 암세포 하나하나의 세포막을 둘러싸고 있는 세포외액을 따라 흐르게 됩니다. 특히 온열 암치료는 오심, 구토, 식욕부진, 체중감소, 소화장애 등의 부작용 또는 탈모, 팔다리 저림 등의 합병증이 없습니다. 이 때문에 항암 화학요법 및 방사선 치료와 병행하는 경우 치료효과를 높일 수 있습니다. 고려대 구로병원 방사선종양학과 양대식 교수는 "고주파 온열 암치료는 여러 고형암 환자에 적용 가능한 효과적이고 안전한 치료법"이라며 "항암 및 호흡동조 방사선 치료 등의 치료와 병행 시 효과를 기대할 수 있고 재발됐거나 다른 장기로 전이돼 치료가 곤란한 환자에게도 사용할 수 있다"고 말했습니다. 고주파 온열암치료 시스템은 자동조절기능으로 암조직에만 에너지가 집중됩니다. 환자가 움직이는 경우에도 암조직을 따라 자동조절되는 장점이 있습니다. 또 항암약물 및 방사선 치료와 병행하는 경우에는 치료효과가 높아집니다. 이외에도 암에 의한 극심한 통증을 개선시킴으로써 진통제 사용량을 줄일 수 있고 환자의 삶의 질 개선에도 도움이 됩니다. 하지만 심장박동기 보유 환자, 인공관절과 같은 금속물질을 이식했거나 골수이식수술 후 회복 중인 환자에게는 사용하지 않습니다. 이 치료는 1회당 치료시간이 평균 60분이며 치료 주기는 주당 2~3회를 실시해 한 사이클은 12회가량 하게 됩니다. 환자에 따라 2~3사이클이 가능합니다. 정명진 의학전문기자

전남대학교 생명과학기술학부 박희세 교수 국내 연구진이 세포자살을 일으키는 단백질의 활성을 억제하는 조절단백질의 기능을 규명했다. 미래창조과학부는 전남대학교 생명과학기술학부 박희세 교수 연구팀이 신경세포나 종양세포를 죽게 하는 에스크1(Ask1)단백질을 노치(Notch) 단백질이 직접적으로 억제한다는 사실을 증명했다고 18일 밝혔다. 에스크1은 산화적 스트레스로 세포 내에 활성산소가 많아질 때 세포사멸을 유도하는 단백질로 박희세 교수 연구팀은 노치 단백질이 많이 생성되면 에스크1 단백질이 억제 돼 산화적 스트레스를 받아도 세포 사멸이 둔화되는 현상을 발견했다. 또 정상세포보다 노치 단백질이 많이 만들어지는 유방암 세포에서 노치 단백질의 발현량을 낮추면 암세포의 성장을 막고 사멸을 유도하는 에스크1 단백질이 활성호 돼 종양형성도 줄어듦을 관찰했다. 박희세 교수는 "이번 연구는 노치 단백질의 신호전달이 결정적으로 어떤 메커니즘으로 세포사멸을 조절하는지 규명한 것"이라며"이를 통해 향후 퇴행성 뇌질환이나 항암제 개발에 단초를 제공할 것으로 기대된다"고 말했다. jhpark@fnnews.com 박지현 기자

자살유전자가 도입된 인간 신경줄기세포를 이용한 뇌종양 치료의 임상시험이 본격화된다. 중앙대의대 김승업 석좌교수가 참여하는 로스앤젤레스의 시티 오브 호프 메디컬센터 연구팀은 지난 6월 2일 미국 식약청(FDA)으로부터 자살유전자를 탑재한 인간 신경줄기세포를 이용한 악성 뇌종양 치료법의 임상시험을 승인받았다고 17일 밝혔다. 이 치료법은 암세포에만 선택적으로 인식하고 작용하는 세포를 투여해 암세포와 동반 자살하도록 만드는 새로운 방식의 의료기술이다. 이번 미국 식약청의 승인을 통해 연구팀은 난치성 뇌종양인 신경교세포종 환자 20명을 대상으로 사람의 신경줄기세포에 ‘사이토신 디아미네이즈’ 유전자를 도입해 암세포를 선택적으로 공격하는 치료법을 시험하게 된다. 임상시험은 시티 오브 호프 메디컬센터 카렌 아부디 부교수가 주관하고, 중앙대 김승업 교수는 자문교수로 참여한다. 김 교수는 “지난 1998년 유전자치료에 사용되는 인간 신경줄기세포주를 최초로 개발한 후 지난 10년간 새로운 뇌종양 치료법을 동물실험에 적용해 우수한 항암치료 효과를 거두었다”며 “이번에 뇌종양 환자에서 직접 치료효과를 보게 됐다”고 설명했다. 또한 그는 “한국에서도 중앙대병원 뇌신경센터 주관 아래 뇌종양 유전자치료의 임상시험을 준비하고 있다”고 덧붙였다. 자살 유전자를 이용한 암 치료 연구는 최근 다양한 분야에서 활발하게 진행되고 있으나 악성 뇌종양 환자를 대상으로 한 시험은 미국에서도 최초로 시행되는 것이다. 특히 이번 시험의 대상인 악성 신경교세포종의 경우 1차 수술 후 평균 생존기간이 1년 미만에 불과해 새로운 치료법의 효과에 의료계가 주목할 것으로 보인다. 줄기세포와 재생의학 분야의 세계적 석학으로 손꼽히는 김 교수는 캐나다 브리티시컬럼비아 대학 교수를 지냈으며, 지난해 5월부터 중앙대 의대 석좌교수로 연구활동을 하고 있다. /pompom@fnnews.com정명진기자

자살유전자가 도입된 인간 신경줄기세포를 이용한 뇌종양 치료의 임상시험이 본격화된다. 중앙대의대 김승업 석좌교수가 참여하는 로스앤젤레스의 시티 오브 호프 메디컬센터 연구팀은 지난 6월 2일 미국 식약청(FDA)으로부터 자살유전자를 탑재한 인간 신경줄기세포를 이용한 악성 뇌종양 치료법의 임상시험을 승인받았다고 17일 밝혔다. 이 치료법은 암세포에만 선택적으로 인식하고 작용하는 세포를 투여해 암세포와 동반 자살하도록 만드는 새로운 방식의 의료기술이다. 이번 미국 식약청의 승인을 통해 연구팀은 난치성 뇌종양인 신경교세포종 환자 20명을 대상으로 사람의 신경줄기세포에 ‘사이토신 디아미네이즈’ 유전자를 도입해 암세포를 선택적으로 공격하는 치료법을 시험하게 된다. 임상시험은 시티 오브 호프 메디컬센터 카렌 아부디 부교수가 주관하고, 중앙대 김승업 교수는 자문교수로 참여한다. 김 교수는 “지난 1998년 유전자치료에 사용되는 인간 신경줄기세포주를 최초로 개발한 후 지난 10년간 새로운 뇌종양 치료법을 동물실험에 적용해 우수한 항암치료 효과를 거두었다”며 “이번에 뇌종양 환자에서 직접 치료효과를 보게 됐다”고 설명했다. 또한 그는 “한국에서도 중앙대병원 뇌신경센터 주관 아래 뇌종양 유전자치료의 임상시험을 준비하고 있다”고 덧붙였다. 자살 유전자를 이용한 암 치료 연구는 최근 다양한 분야에서 활발하게 진행되고 있으나 악성 뇌종양 환자를 대상으로 한 시험은 미국에서도 최초로 시행되는 것이다. 특히 이번 시험의 대상인 악성 신경교세포종의 경우 1차 수술 후 평균 생존기간이 1년 미만에 불과해 새로운 치료법의 효과에 의료계가 주목할 것으로 보인다. 줄기세포와 재생의학 분야의 세계적 석학으로 손꼽히는 김 교수는 캐나다 브리티시컬럼비아 대학 교수를 지냈으며, 지난해 5월부터 중앙대 의대 석좌교수로 연구활동을 하고 있다. /pompom@fnnews.com정명진기자

국내연구진이 암세포를 찾아 제거할 수 있는 세포사멸 기능을 활성화하는 새로운 유전자를 발견함에 따라 암 치료법 개발에 기여할 전망이다. 서울대학교 생명과학부 정용근 교수팀은 세포 내 미토콘드리아에서 나오는 ‘아데닐레이트 키나제 2(AK2)’ 단백질이 세포사멸을 조절한다는 사실을 확인했다고 22일 밝혔다. 또 간암 세포주의 경우 AK2 유전자 기능이 손상된 것도 알아냈다. 이 연구결과는 22일 생명과학분야 국제학술지 ‘네이처 셀 바이올로지’ 인터넷판에 게재됐다. 세포사멸은 우리 몸이 암 세포와 같은 비정상적인 세포를 찾아내 스스로 제거하는 것으로 이 기능이 떨어지면 비정상적인 세포가 증식해 암과 같은 질환이 발생한다. 특히 이번 연구에서는 암세포를 사멸 유도할 때 세포 내 소기관인 미토콘드리아의 내부 단백질들이 세포질로 쏟아져 나온다는 사실을 밝혀냈다. 이에따라 정교수와 제1저자인 이호준 박사는 미토콘드리아에 존재하는 ‘AK2 단백질’이 세포질로 나와 새로운 세포사멸 신호전달 경로의 매개로 작용한다는 사실을 알 수 있었다. 연구진은 또 AK2 유전자의 기능이 저해되거나 발현이 줄어들 경우 세포사멸이 제대로 일어나지 않는다는 것을 발견했다. 이를 근거로 사람의 간암 세포주는 AK2 유전자에 의해 세포사멸 신호전달 체계가 손상되어 있음을 확인했다. 정 교수는 “간암 세포주의 AK2 유전자 기능을 복구했더니 항암제의 효과가 크게 향상돼 간암세포가 많이 줄어들었다”며 “후속연구를 통해 AK2 유전자에 의한 세포사멸을 활성화하는 조절인자를 발굴하면 초기 암 발생을 억제하거나 진행중인 암을 효율적으로 치료하는 데 기여할 수 있을 것”이라고 말했다. /economist@fnnews.com이재원기자

해외 연구진이 암세포를 죽게 만드는 지방산을 발견했다. 연구진은 세포실험과 동물실험을 통한 결과지만 암 정복을 위한 실마리를 제공했다고 의미를 부여했다. 미국 워싱턴 주립대학의 제니퍼 와츠 박사는 디호모 감마리놀렌산(DGLA)이라 불리는 지방산이 암세포의 페롭토시스(ferroptosis)를 유도할 수 있다고 13일 밝혔다. 페롭토시스는 세포 내 철분이 많을 때 일어나는 세포사멸, 즉 세포 스스로 죽게 만드는 것을 뜻한다. 감마리놀렌산(GLA)은 오메가 6 지방산의 일종으로 보통 식물성 유지에서 발견된다. 천연에서는 달맞이꽃이나 블랙커런트씨유, 보리지 오일 등에 함유돼 있다. 인체 내에서 합성이 불가능하기 때문에 반드시 식품으로 섭취해야 하는 불포화지방산이다. 와츠 박사는 "DGLA를 암세포에 정확하게 전달할 수 있다면 암세포가 스스로 죽게 만들 수 있다"고 말했다. 연구진은 예쁜꼬마선충에 DGLA가 함유된 박테리아를 먹였다. 실험결과 세균 세포를 만드는 줄기세포 뿐만아니라 모든 세균 세포가 죽었다. 즉 세포가 자살한 것이다. 이번 연구결과는 세계적 학술지 셀(Cell) 자매지인 '디벨롭멘탈 셀(Developmental Cell)'에 최근 발표됐다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 해외 연구진이 암세포를 죽게 만드는 지방산을 발견했다. 연구진은 세포실험과 동물실험을 통한 결과지만 암 정복을 위한 실마리를 제공했다고 의미를 부여했다. 미국 워싱턴 주립대학의 제니퍼 와츠 박사는 디호모 감마리놀렌산(DGLA)이라 불리는 지방산이 암세포의 페롭토시스(ferroptosis)를 유도할 수 있다고 13일 밝혔다. 페롭토시스는 세포 내 철분이 많을 때 일어나는 세포사멸, 즉 세포 스스로 죽게 만드는 것을 뜻한다. 감마리놀렌산(GLA)은 오메가 6 지방산의 일종으로 보통 식물성 유지에서 발견된다. 천연에서는 달맞이꽃이나 블랙커런트씨유, 보리지 오일 등에 함유돼 있다. 인체 내에서 합성이 불가능하기 때문에 반드시 식품으로 섭취해야 하는 불포화지방산이다. 와츠 박사는 "DGLA를 암세포에 정확하게 전달할 수 있다면 암세포가 스스로 죽게 만들 수 있다"고 말했다. 연구진은 예쁜꼬마선충에 DGLA가 함유된 박테리아를 먹였다. 실험결과 세균 세포를 만드는 줄기세포 뿐만아니라 모든 세균 세포가 죽었다. 즉 세포가 자살한 것이다. 이번 연구결과는 세계적 학술지 셀(Cell) 자매지인 '디벨롭멘탈 셀(Developmental Cell)'에 최근 발표됐다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 일본의 후쿠시마 제1원자력발전소 사고로 인한 방사선 피폭으로부터 전신을 보호할 수 있는 보호제를 개발했다. 연구진은 방사선의 의학적 활용은 물론 원자력발전소 사고로 인한 피해 우려까지 덜어줄 수 있을 것이라고 설명했다. 기초과학연구원(IBS)은 나노입자 연구단 현택환 단장과 박경표 서울대 치의학대학원 교수 연구팀이 방사선 노출로 세포에 손상을 입히는 활성산소를 제거하는 나노입자를 개발했다고 6일 밝혔다. 연구진은 인간 소장 오가노이드를 사용해 합성된 나노입자의 방사선 보호 효과를 실험했다. 실험결과 방사선으로 DNA 손상과 세포자살, 스트레스 등 부작용이 개선됐다. 이와함께 세포 재생 관련 유전자들의 발현이 증가했다. 또한 연구진은 동물실험을 통해 소량의 나노입자로도 보호 효과가 높다는 것을 밝혀냈다. 실험쥐에게 현재 쓰이는 약물인 아미포스틴 권장 투약량의 360분의 1에 해당하는 나노입자를 투여했다. 그결과 치사율 100%의 고선량 방사선 노출에도 66%가 생존했다. 이는 아미포스틴보다 약 3.3배 높은 생존율이다. 또 실험쥐의 장기 손상이 줄고, 장기 재생이 활발하게 진행되는 것도 확인했다. 현택환 단장은 "세륨-망간 산화물 헤테로 나노입자는 방사선 피폭으로부터 인체를 보호하는 효과적 보호제로 활용될 수 있다"고 말했다. 연구진은 방사선 보호제 개발을 위해 활성산소를 제거할 수 있는 나노입자에 주목했다. 세륨산화물과 망간산화물은 활성산소와 관련된 패혈증, 파킨슨병, 알츠하이머와 관련된 질병 치료에 효능이 있는 것으로 알려져 있다. 하지만 이를 다량 투여하면 독성을 유발할 수 있어 투여량을 최소화해야 한다. 연구진은 나노입자의 구조를 제어해 활성산소 제거능력을 향상시켜 이 문제를 해결했다. 세륨산화물 나노입자 위에 망간산화물 나노입자를 증착시킨 형태의 나노입자를 제작했다. 두 나노입자의 격자 차이로 인해 망간산화물 입자 내의 격자 간격이 벌어지고, 이에 따라 표면 흡착에너지가 조정됐다. 결과적으로 합성된 세륨-망간산화물 나노입자는 세륨산화물 나노입자보다 항산화 성능이 최대 5배 이상 높아졌다. 박경표 교수는 "합성된 나노입자가 임상에 적용될 수 있도록 높은 항산화 성능을 입증하는 동시에 생체 독성 문제를 최소화하는 데 집중했다"고 설명했다. 이번 연구결과는 6월 11일 재료분야 권위지인 '어드밴스드 머터리얼스'에 온라인 공개됐으며, 8월호 표지논문으로 실릴 예정이다. 한편, 방사선을 쬐면 인체 내 물 분자가 수 밀리 초(1밀리초는 1000분의 1초) 내에 분해되며 많은 활성산소가 발생한다. 활성산소는 세포에 손상을 입히고, 심각하면 죽음에 이르게 된다. 방사선 분해로 생기는 활성산소를 빠르게 제거해 체내 줄기세포 손상을 최소화하는 것이 방사선으로부터 인체를 보호하는 근본적인 방법이다. 현재 미국 식품의약국(FDA)의 승인을 받은 방사선 보호제는 아미포스틴이 유일하다. 하지만 아미포스틴은 전신이 아닌 타액선의 손상만 제한적으로 예방할 수 있을뿐만 아니라 독성에 의한 부작용 우려가 있다. 또, 고농도로 투여해야 효과가 유의미하게 나타나고, 그 마저도 30분 내로 분해돼 사용에 제약이 있다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 국내연구진이 세포 안테나 역할을 하는 일차섬모의 생성을 촉진하는 과정을 밝혀냈다. 연구진은 이 일차섬모 조절을 통해, 항암제 내성 암세포가 자살을 유도하는 신개념 치료제 개발에 도움이 될 것으로 전망하고 있다. 한국생명공학연구원은 항암물질연구센터 이경호 박사팀이 세포내 신호전달 자극이 망막세포에서 일차섬모의 생성을 유도하며, 이 현상이 항암제 내성세포에서의 일차섬모 형성에도 관여한다는 것을 발견했다고 27일 밝혔다. 연구팀은 실험을 통해 세포내 신호전달 자극으로 일차섬모가 형성된다는 것을 확인했다. 또 이런 현상이 항암제 내성 유방암 세포에서 일어난다는 것을 알아냈다. 이러한 사실은 세포발생 및 항상성 유지에 중요한 신호전달이 기존에 알려져 있는 기능과 구별되는 일차섬모형성을 유도하며, 이는 곧 암세포의 항암제 내성을 유도하는 중요한 세포신호전달 현상임을 규명한 것이다. 다시 말해 중심체 주변 물질들의 재배치를 유도해 비정상적 일차섬모를 형성하게 함으로써 기존 암세포에 항암제 내성을 부여하는 것으로 추정된다. 연구책임자인 이경호 박사는 "새로이 발굴된 윈트 유도성 일차섬모형성 조절 현상 인자들을 표적으로 하는 효율적 항암제 내성 치료뿐만 아니라 섬모병증의 여러 유전질환인 불임, 다지증, 다낭신, 망막변성증, 내장역위증, 지방조직의 비만, 소뇌저형성증, 간섬유증, 연골형성저하증 등 관련 질환 등의 치료제 개발에도 큰 기여를 할 것으로 기대된다"고 밝혔다. 이번 연구는 한국생명공학연구원 주요사업과 과학기술정보통신부와 국가과학기술연구회가 추진하는 창의형융합연구사업의 지원으로 진행했다. 생물학 분야의 세계적 저널인 '셀 리포트' 온라인 판에 5일(한국시간) 게재됐다. 한편 일차섬모는 인체 거의 모든 세포에 존재하며, 세포주기가 활발할 때 분해돼 있다가 세포가 휴식상태일 때 형성된다. 일차섬모의 비정상적 형성과 분해는 암과 다양한 유전질환증상(불임, 다지증, 다낭신, 망막변성증, 내장역위증, 지방조직의 비만, 소뇌저형성증, 간섬유증, 연골형성저하증등)의 원인이다. 항암제내성 세포에서 더 많고 더 긴 일차섬모가 관찰됨이 보고되었으나, 항암제 내성세포에서 일차섬모의 생성 기전과 세부적 작용 현상에 대해서는 아직까지 알려져 있지 않았다. monarch@fnnews.com 김만기 기자