과산화수소 감지로 암 진단…KBSI, 신개념 조영기술 개발

과산화수소 감지 다중모드 이미징 프로브 구조 원리 및 이미징 결과

국내 연구진이 암세포에서 과발현되는 과산화수소를 영상기술로 감지하는 신개념 조영기술을 개발했다. MRI는 물론 광학 영상까지 이중모드 관찰이 가능해, 향후 암 진단 및 치료제 개발에 새로운 전환점이 될 전망이다.

한국기초과학지원연구원(KBSI·원장 양성광)은 홍관수 오창바이오·환경연구소 박사팀, 조지현 바이오이미징중개연구부 박사팀이 미국 텍사스주립대 연구팀과 종양 과산화수소에 반응해, 신호를 발생하는 감응성 바이모달(MRI·광학 혼합) 이미징 프로브를 개발했다고 밝혔다.

CT와 MRI를 결합한 CT-MRI 사례와 같이 서로 다른 영상기술을 결합하는 것은 살아있는 대상의 보완적인 해부학적 및 분자적 정보를 제공할 수 있어서 생의학 연구 및 진단에서 강력한 도구로 부상했다.

이번 연구로 개발된 이미징 프로브는 MRI와 광학 영상기술을 결합했으며, 특히 특정 분자 표적과의 상호작용이 있을 경우에만 신호를 나타내는 장점이 있어, 암세포에서 과발현되는 과산화수소를 통해 암세포만 선택적으로 표적할 수 있는 영리한 이미징 프로브다.

본 이미징 프로브는 선택적 감지와 표적으로 형광 신호와 MRI 신호가 각각 15배 그리고 60배 향상되는 결과를 보였다.

또한 정상 세포주와 조직에 비해 암 세포주와 종양 조직에서 각각 최대 4.5배, 최대 5.8배 높은 과산화수소 수준을 관찰했으며 생체 적합성 또한 확인했다.

이번 연구로 개발된 새로운 프로브는 과산화수소 관련 생물학에 대한 이해를 높이고 시험관 및 생체 내 암 발견에 대한 가능성을 열어줄 수 있다는 점에서 큰 의미가 있다.

홍관수 박사는 “이중모드 개념으로 MRI와 광학 이미징 모두의 장점을 살릴 수 있으면서 생체 적합한 최적화된 프로브를 개발한 것으로, 수용액, 세포 및 동물 모델에서 모두 그 가능성을 확인할 수 있었던 연구 결과”라며, “생체 내에서 실시간 암 진단기술 및 암 치료제 개발에 획기적으로 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.

조지현 박사는 “본 연구는 다양한 MRI 영상기법들 중에서 CEST 영상기법을 활용한 연구로서, 과산화수소에 선택적인 표적 프로브를 활용해 생체에서 실시간으로 CEST 영상을 얻어 종양을 관찰한 결과이며, 암 뿐만 아니라 다양한 분야에서 과산화수소 검출을 위해서 활용될 수 있다. 비침습적인 MRI 영상을 활용한 질환 연구는 질환의 진단, 치료 과정 모니터링 뿐만 아니라 질환 부위의 특성까지 연구할 수 있고, 인체 연구까지 이어질 수 있어서 질환 연구에 기여할 수 있는 바가 크다”고 밝혔다.

김영준 기자 kyj85@etnews.com