세포들이 스스로 죽음을 맞는 '세포사멸'을 관찰하는 것은, 질병 조기 진단과 치료 효과 평가 등 생명과학·의약학 분야에 매우 중요한 도구가 되고 있다.
한국생명공학연구원(원장 권석윤)은 김선욱 미래형동물자원센터 박사팀은 세포사멸 과정을 실시간 시각화할 수 있는 '형광 리포터' 기술 개발에 성공했다고 28일 밝혔다.
이번 기술은 형광단백질 돌연변이체를 활용해 세포사멸을 직접 관찰할 수 있어, 기존 세포사멸 감지 기술 한계를 극복하고 상용화 가능성을 크게 높여 신약 개발 및 생명과학 연구 패러다임을 바꿀 것으로 기대된다.
그동안 세포사멸을 감지하기 위해 현미경 관찰, 유전자 분석, 형광단백질 기술 등이 쓰여 왔다. 기존 분석법은 복잡한 샘플 처리, 별도 염색과정, 정확도 등 측면에서 문제점이 있었다.
연구팀은 세포사멸 과정에서 '최종 집행자' 역할을 하는 효소인 카스파제-3에 주목했다. 이 효소는 특정 아미노산 서열(DEVDG)을 선택적으로 절단하는 특성이 있다. 이를 녹색형광단백질(GFP) 내부에 정밀 삽입해 세포사멸이 일어날 때 형광이 소실되는 현상을 실시간 감지·측정할 수 있는 차세대 바이오 센서를 개발했다.
현재까지 개발된 GFP 형광리포터 중에서 가장 심플한 작동방식과 초소형 디자인을 구현해 센서 민감도·정확성을 크게 향상시켰다.
또 독성물질 처리, 항암제 등 다양한 조건에서 세포사멸 과정을 현미경으로 실시간 추적할 수 있음을 검증했다.
개발 기술은 암세포주 뿐만 아니라 다양한 동물세포 모델에도 적용 가능해 신약 후보 물질 세포 독성 평가와 약물 효능 검증에 폭넓게 활용될 수 있다. 알츠하이머병, 심장질환, 암 등 세포사멸과 관련된 질환 연구에도 기여할 전망이다.
김선욱 박사는 “개발 센서는 기존 방법보다 훨씬 민감하고 간편하게 세포사멸을 관찰할 수 있어, 신약 후보 물질 효능을 빠르게 검증하거나, 퇴행성 뇌질환 연구에도 폭넓게 활용될 것”이라고 밝혔다.
이번 연구는 저널 오브 어드밴스드 리서치 6월 24일자 온라인 판에 게재됐다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
