[표지로 읽는 과학]1초에 세포 1만5000개 분석해 질병 알아낸다

유럽분자생물학연구소와 미국 의료기술기업인 벡톤디킨슨이 1초당 1만5000개의 세포를 분석하는 유세포 분석 기계를 개발해 국제학술지 '사이언스' 21일자 표지 논문으로 게재됐다. 사이언스 제공

파란색 레이저가 일부분이 형광으로 물든 세포를 내리쬐고 있다. 그 아래에는 마찬가지로 형광을 발하는 세포들이 줄지어 다음 순서를 기다리고 있다. 국제학술지 ‘사이언스’는 21일자 표지로 유세포 분석 기술을 묘사한 그림을 실었다.

유세포 분석 기술은 레이저로 세포 특성을 분석하는 기술이다. 형광 표지를 세포 내 특정 단백질에 결합한 뒤, 형광의 세기를 측정해 세포 내 단백질의 양이나 이동 경로를 알아낸다. 세포를 하나씩 분석함으로써 세포마다 어떤 차이가 있는지, 또 세포 중 특정 단백질이 발현되는 비율이 얼마나 되는지 파악할 수 있다.

유세포 분석 기계는 1953년 미국에서 처음으로 초기모델이 개발된 뒤, 1969년에 이르러 상용화됐다. 이후 다양한 단백질을 탐지하는 형광 표지들이 개발되고, 분석 정확도와 속도가 거듭 개선됐다. 이를 통해 각종 질환을 감별 진단하거나, 새로운 치료제를 개발하는 데 필수적인 분석 도구로 여겨지고 있다. 

유럽분자생물학연구소(EMBL)과 미국 의료기술기업인 벡톤디킨슨는 1초당 1만5000개, 1분당으로는 100만개 가까운 세포를 분석할 수 있는 유세포 분석 기계를 개발해 사이언스 20일자에 발표했다. 기존보다 1000배 이상 빨라져 혁신적인 발전으로 평가됐다.

연구팀이 개발한 유세포 분석 기계는 기존처럼 세포 내 특정 단백질의 양이나 위치를 식별할 뿐만 아니라, 세포의 성장, 기능, 상호작용 등 지금까지 분석할 수 없었던 영역까지 살펴볼 수 있다. 

실제로 연구팀은 단백질 복합체인 ‘NF-κB’를 조절하는 인자를 분석했다. 이 단백질 복합체는 세포 면역과 스트레스 반응에 중요한 역할을 하며, 세포내 여러 인자에 의해 발현이 조절된다. 

연구팀은 새로 개발한 유세포 분석 기계를 통해 주요 조절 인자인 ‘RelA’의 위치와 경로를 추적해냈다. 또 단 몇 시간 만에 이전에 밝혀지지 않은 새로운 조절인자도 발견했다. 이 같은 발견은 유전체 연구와 치료제 개발의 속도를 한층 높일 것으로 보인다. 

라르스 스타인메츠 유럽분자생물학연구소 선임연구원은 “세포 분리와 세포 특성 분석의 새로운 표준이 될 것”이라며 “여러 질병과 관련된 세포 기반의 진단과 세포 특성 분석을 위한 응용 프로그램도 계속 개발 중”이라고 밝혔다.

[서동준 기자 bios@donga.com]