암전이 과정이나 줄기세포 분화 등 세포연구에 필요한 생체 내 세포환경을 그대로 구현하는 '다공성 나노막(나노멤브레인, nanomembrane)'이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 이에 따라 암이 어떻게 전이되고 그 과정은 어떻게 되는지를 살펴볼 수 있게 됐으며, 전이 암 치료에 한 발짝 다가서는 계기로 평가받고 있다.
20일 미래창조과학부에 따르면 서울대 차국헌, 남좌민 교수팀(공동교신저자)은 생체친화적 고분자를 재료로 다공성 나노막(나노멤브레인)을 만들고, 생체 내 암전이 환경을 구현하는 데 성공했다.
다공성 나노멤브레인이란 특정물질을 선택적으로 투과시키는 수많은 구멍을 가진 수십에서 수백 나노미터(10억분의 1미터) 두께의 막을 말한다.
암은 전 세계적으로 가장 높은 사망원인 중 하나이다. 암 환자는 지금도 늘고 있다. 암으로 인한 사망원인을 살펴보면 단순한 종양의 성장보다는 90%가 재발 또는 전이에 의해 일어난다. 실제 암 환자의 생존율은 66.3%인데 암전이 환자의 생존율은 18.7%에 불과하다.
따라서 암 전이를 효과적으로 예방하고 치료하기 위해서는 암 전이 과정을 명확히 이해해야 한다. 이를 위해 우선 생체 내 세포간에 주고받는 신호물질 등을 분석해야 한다. 그러나 기존의 세포 공배양용 멤브레인은 두께가 두껍고(10마이크로미터) 기공의 수가 적어 생체 속 환경을 그대로 구현하는데 어려움이 있었다.
이에 따라 국내 연구팀은 생체 친화적인 고분자 물질인 셀룰로즈 아세테이트를 주재료로, 두께 500나노미터 정도의 다공성 나노막을 만들었다. 이 막은 투명한 나노다공성이고, 여러 층을 탈착할 수 있는 막의 특성을 고려해 'TNT 멤브레인(막)'으로 이름 붙였다.
TNT 멤브레인은 제조비용이 저렴하고 공정이 간단하며 투명하면서도 탈착이 쉬워 체내 외에 모두 활용할 수 있다. 용매 종류와 용액 농도를 조절해 기공 크기와 막 두께를 쉽게 조절할 수 있어 응용가치도 높다.
연구진은 TNT 멤브레인에 암세포를 공배양하는 실험을 통해 암세포가 전이되는 과정에서 이웃세포들과 주고받는 신호전달물질(RANTES, EGF, VEGF)을 밝혀냈다. 또 기존 시스템으로 실현할 수 없던 3종류 이상의 다른 세포주가 공존할 때 나타나는 신호체계를 분석, 같은 암전이 세포라도 이웃세포의 종류에 따라 다른 신호물질을 분비하는 사실도 밝혔다.
TNT 멤브레인을 조작해 암전이 세포와 이웃세포 간 신호전달도 조절할 수 있음을 확인했다.
차국헌 교수는 "이번 연구는 암전이 현상에 대한 명확한 이해뿐만 아니라 예방과 치료를 위해 중요한 전기를 마련한 의미 있는 성과"라고 밝혔다.
남좌민 교수는 "TNT 나노멤브레인 개발기술은 암 전이세포뿐만 아니라 줄기세포, 신경세포와 같은 다른 중요한 세포에도 적용할 수 있는 원천기술로써, 향후 암치료와 암세포 성장억제를 위한 새로운 표적물질을 찾는데 유용하게 활용될 것"이라고 설명했다.
한편 이번 연구는 미래부가 추진하는 기초연구사업(리더연구자지원, 중견연구자지원)과 글로벌프론티어사업의 지원으로 수행됐고, 재료분야 권위지인 'Advanced Materials' 18일자 속표지논문(Inside Cover)에 실렸다.
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