살아있는 면역세포 형광분자로 염색해 관찰한다

형광분자 'CDgB'로 염색된 B세포. 미국화학회지 제공

혈액은 혈장과 적혈구, 백혈구, 혈소판으로 이뤄진다. 여기에는 각각의 기능을 하는 세포들이 모여있는데, 이들 세포를 식별해야 인체 기능에 대한 이해를 높일 수 있다. 가령 백혈구의 25%를 차지하는 림프구에는 B세포와 같이 면역을 담당하는 세포들이 있다. 살아 움직이는 B세포를 식별해야 사람의 면역에 대한 비밀을 풀 수 있다. 국내 연구팀이 B세포를 식별할 수 있는 새로운 형광분자 ‘CDgB’를 개발했다.

기초과학연구원(IBS)은 18일 장영태(포스텍 화학과 교수) 자기조립연구단장 부연구단장과 김기문 연구단장, 강남영 포스텍 IT융합공학과 연구교수팀이 B세포 식별 형광분자를 개발했다고 밝혔다. 

세포 식별에는 보통 항체가 사용된다. 항체가 세포가 가진 고유의 바이오마커와 결합하는 것을 관찰해 세포를 식별한다. 다만 이 방법은 세포를 고정하거나 죽여야 한다. 살아있는 상태의 세포를 식별할 수 없는 것이다. 최근 이를 대신해 세포를 투과할 수 있는 작은 크기의 형광분자들을 이용해 세포를 식별하는 방법이 사용되고 있다.

다만 이 방법도 B세포에 적용하기 힘들다. 면역세포에는 서로 다른 역할을 하는 B세포와 T세포가 있는데, 이 두 세포가 크기와 모양이 비슷해 구분이 힘들다. 이 때문에 항체의 도움 없이 형광 분자만으로 구별하는 게 힘들었다.

연구팀은 단백질과 탄수화물 등 기존 바이오마커가 아닌 세포 자체의 차이를 이용해 형광 분자만으로 B세포를 식별하는 방법을 개발했다. 연구팀은 생쥐의 비장에서 B세포와 T세포를 분리하고,여기에 형광분자 1만개를 사용했다. 이 중 B세포만 선택적으로 염색하는 형광분자 ‘CDgB’를 발견했다.

연구팀은 CDgB가 더 유연한 세포에 달라붙는 특성이 있어 이런 현상이 나타난다고 분석했다. 연구팀은 “B세포의 세포막은 T세포보다 지질의 길이가 상대적으로 짧고, 콜레스테롤의 함량이 낮아 더 유연하다”며 “실제로 골수세포에 CDgB를 적용하자, 세포막의 유연성에 따라 형광의 세기가 다르게 나타나는 것을 확인했다”고 설명했다. 

장영태 부연구단장은 “살아있는 상태에서 세포를 식별할 수 있는 새로운 도구를 개발했다”며 “향후 CDgB는 형광 세기를 토대로 세포의 이상을 파악하고 질병을 조기에 예측하는 도구로 발전할 수 있을 것”이라 밝혔다.

이번 연구결과는 국제학술지 ‘미국화학회지’에 지난 8일 온라인으로 공개됐다. 

장영태 IBS 복잡계 자기조립 연구단 부연구단장과 공동 제1저자인 권화영 IBS 복잡계 자기조립 연구단 선임연구원. IBS 제공

 

[고재원 기자 jawon1212@donga.com]