한국과학기술연구원, 체내에 이식한 줄기세포 15일이상 영상으로 관찰

김광명 박사

줄기세포는 인체 내 다양한 조직과 기관의 세포 기능을 재생할 수 있는 특성이 있다. 암이나 심혈관 질환, 뇌 질환 등 다양한 난치성 질병 치료에 적용 가능할 뿐 아니라 신약 개발 단계에서 약효를 검증할 수 있어 최근 주목받고 있다. 특히 줄기세포를 이용한 세포치료제 개발을 위해선 줄기세포 생존과 생체 내 분포, 미세환경 내 줄기세포 기능과 같은 일련의 정보를 정확하게 추적하는 것이 중요하다. 기존에 사용되고 있는 줄기세포 표지 기술은 줄기세포 형질을 전환시키거나 다양한 영상 조영제를 줄기세포에 직접 들어가게 하는 과정을 거친다. 이때 줄기세포의 전분화능(단일 세포의 분화 능력) 손실이나 표지 효율 저하 같은 잠재적 문제점이 남아 있어 이를 극복하는 새로운 기술 개발이 필요했다.

최근 한국과학기술연구원(KIST) 의공학연구소 테라그노시스연구단 소속 김광명 박사팀이 체내 이식 줄기세포를 장기간 관찰할 수 있는 새 표지 기술을 개발해 눈길을 끈다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 '바이오 머티리얼스'에 게재됐다. 연구팀은 인공 당과 당단백질 합성 과정을 이용해 세포 표면에 화학적 표지가 가능한 수용체를 도입할 수 있는 기술인 '당대사공학'을 사용했다. 아울러 구리 촉매 없이 두 분자의 상호 반응 작용을 통해 두 분자를 특이적으로 결합하는 '생물직교성 무동 클릭화학' 기법도 적용했다. 이로써 줄기세포 표면에 다양한 나노조영제(조영 효과가 있는 나노 크기의 입자)로 표지될 수 있는 화학수용체를 만들고 이를 이용해 줄기세포의 추적 영상화 기술을 만든 것이다.

연구팀이 만든 기술은 세포에 존재하는 당단백질 합성 과정을 이용하기 때문에 세포독성이 없고 줄기세포의 전분화능에도 영향을 주지 않는 것으로 나타났다. 이는 지방 조직과 뼈 조직으로 분화 실험을 거친 결과 확인됐다. 연구팀은 실험용 쥐의 피하에 나노입자로 표지·이식한 줄기세포를 자기공명영상(MRI)이나 컴퓨터단층촬영(CT) 등으로 분석했다. 이로써 줄기세포의 추적 영상 감도가 뛰어날 뿐만 아니라 15일 이상 오랜 기간 추적 가능한 사실이 증명됐다.

김 박사는 "이번 연구 성과는 줄기세포 추적 영상화 기술과 다양한 줄기세포 치료제의 효능을 평가하는 데 활용할 수 있다"며 "줄기세포 치료제뿐 아니라 신약 개발 분야에까지 폭넓게 응용 가능할 것"이라고 말했다.

[서진우 기자]

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