한·미 공동 연구진 "두 가지 이상 암 동시 진단 가능"
한국과 미국 공동연구진이 주사 한 방으로 체내암세포를 종류에 따라 다른 색깔의 형광으로 24시간 내 진단할 수 있는 나노캡슐을개발했다.
한국기초과학지원연구원(KBSI) 송현석 박사와 한국생명공학연구원(KRIBB) 권오석 박사팀은 11일 미국 매사추세츠공대(MIT) 나탈리 아치 교수, 예일대 김재홍 교수와 공동연구로 체내 주입하면 암세포에 찾아가 형광을 방출하는 나노캡슐을 개발했다고 밝혔다.
연구진은 일반 형광과는 반대로 에너지가 낮은 긴 파장의 빛(빨간색 계열)을 받으면 에너지가 높은 짧은 파장의 빛(파란색 계열)을 내는 '상향변환(upconversion)'유기형광 염료를 이용했다.
상향변환 특성이 있는 두 개의 다른 유기형광 염료를 나노캡슐 안에 가두고 캡슐 표면에 질병 표지나 표적에 선별적으로 결합하는 두 종류 이상의 바이오탐침(항체, 펩티드 등)을 붙였다.
연구진은 이 나노캡슐을 주사하고 긴 파장의 빛을 쏘여 촬영하면 바로 암세포를종류별로 다른 색깔의 형광으로 확인할 수 있어 주사 한 방으로 신속한 진단이 가능하다며 이 기술이 검사받는 환자의 고통과 스트레스, 경제적 부담을 덜어줄 수 있을것이라고 말했다.
대장암과 유방암 세포를 가진 쥐를 만들고 두 가지 암세포에 결합하는 바이오탐침을 붙인 나노캡슐을 주사한 다음 빨간색 계열의 빛을 쪼이자 대장암은 녹색 형광을, 유방암은 파란색 형광을 각각 내는 것으로 확인됐다.
연구진은 이 방법은 생체조직에 거의 손상을 주지 않는 장파장의 빛을 이용할수 있어 진단 효율을 높일 수 있고, 실리카 나노캡슐 기술이 적용돼 인체에 무해하다는 장점이 있다고 설명했다.
또 다중 암 진단·치료에 활용돼 다양한 난치성 질환의 조기진단과 효과적인 치료를 동시에 수행하는 환자 맞춤형 멀티테라그노시스(multi-theragnosis) 연구에도응용될 수 있을 것이라고 연구진은 덧붙였다.
연구진은 이어 이 연구는 상향변환 유기형광 염료를 산 동물의 질병진단에 처음적용한 사례라며 이를 인체에 적용하려면 상향변환 효율을 더 높이는 등 후속 연구가 필요하다고 밝혔다.
생명연 권오석 박사는 "이 상향변환 나노캡슐은 다양한 에너지 상향변환용 유기형광 염료를 액상으로 실리카캡슐에 가두는 기술이 있어 가능했다"며 "선택적 암 다중진단 연구에 응용됐다는 데 큰 의의가 있다"고 말했다.
기초지원연 송현석 박사는 "이 성과는 신체 조직의 투과율이 좋고 조직 손상을주지 않으면서 여러 종류의 암을 선택적으로 진단할 수 있어 암의 종류뿐 아니라 암전이까지 진단할 수 있을 것"이라고 말했다.
이 연구결과는 미국화학회(ACS) 학술지 'ACS 나노(ACS Nano, 1월 7일자)' 온라인판에 게재됐다.
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