암 줄기세포만 밝히고 억제하는 형광치료물질

↑ 기초과학연구원(IBS) 연구진이 발견한 새로운 암 줄기세포 형광·치료후보물질인 '타이니어(TiNIR)'를 이용해 폐암에 걸린 쥐의 폐 속 암 줄기세포(화살표)를 표지한 모습. [자료 제공=기초과학연구원]

국내 연구진이 체내에서 암세포를 증식시키는 역할을 하는 암 줄기세포만 선택적으로 추적해 항암 효과를 낼 수 있는 새로운 형광·치료후보물질을 개발했다. 눈에 보이지 않는 암 줄기세포를 선택적으로 제거해 효과 높은 암 치료를 할 수 있을 것으로 기대된다.
장영태 기초과학연구원(IBS) 복잡계자기조립연구단 부연구단장 연구진은 암 줄기세포를 표적하는 형광물질 '타이니어(TiNIR)'를 개발하고 동물실험을 통해 항암 치료 가능성을 확인했다고 5일 밝혔다. 연구 결과는 국제학술지 '미국화학회지(JACS)' 8월 22일자에 게재됐다.
암 줄기세포는 손상된 암세포를 복구하고 세포 밖으로 항암제를 배출한다. 따라서 수술이나 항암 치료를 통해 눈에 보이는 암세포를 제거하더라도 암 줄기세포가 살아남으면 암이 재발할 가능성이 높다. 암 줄기세포가 종양근원세포로 불리는 이유다. 하지만 기존의 영상 탐지 기술은 암 줄기세포만 선택적으로 보기 어려웠다.
이런 문제를 해결하기 위해 연구진은 암 줄기세포에서 'HMOX2'라는 단백질이 특이적으로 높게 발현된다는 사실에 주목했다. HMOX2를 바이오마커로 표적해 결합할 수 있는 새로운 형광물질인 타이니어를 개발한 것이다. 이 물질을 주입하면 저농도만으로도 암 줄기세포의 HMOX2 단백질과 결합해 적외선 영역의 형광을 낸다. 연구진은 살아 있는 쥐에 타이니어를 직접 주입해 암 줄기세포를 선택적으로 시각화하는 데도 성공했다.
연구진은 고농도 타이니어가 항암 치료 효과를 갖는 사실도 발견했다. 폐암에 걸린 생쥐에게 100μM(마이크로몰)의 고농도 타이니어를 이틀 간격으로 반복 주사한 결과, 약물을 처리하지 않은 쥐는 종양이 점점 자라나 무게가 1.14g에 이른 반면, 고농도 타이니어를 주사한 쥐의 경우 종양의 생장이 억제돼 그 무게가 0.16g로 줄어들었다. 이에 따라 고농도 타이니어를 주사한 쥐는 암 발생 85일 이후 생존률이 70%로 일반 쥐(10% 미만)의 7배 이상으로 늘었다.
장 부연구단장은 "고농도의 타이니어가 HMOX2의 기능을 억제하기 때문"이라며 "HMOX2의 기능이 억제되면 암 줄기세포 내 활성산소종(ROS)이 축적되고, 이는 세포의 자살을 유도하는 것은 물론 줄기세포로서의 특성을 잃게 만든다"고 설명했다.
이번 연구 결과는 향후 암의 사후 관리와 치료율 향상에 기여할 것으로 기대된다. 암 줄기세포가 다른 기관으로 암을 전이시키는데도 관여하는 것으로 알려진 만큼 연구진은 향후 추가 연구를 통해 암의 전이 능력까지 억제할 수 있는 암 치료제 후보물질을 추가로 찾는다는 목표다.
[송경은 기자]