KBSI, 저산소증 찾아내 암 진단하는 신개념 이미징 프로브 개발
종양 저산소증 감지해 형광·화학교환포화전이 반응 실시간 확인
의약화학분야 국제학술지 표지논문 선정
[대전=뉴시스] 이미징 프로브의 구조·원리 및 이중모드 이미징 결과. 이미징 프로브(NO2-Eu)가 암 조직 저산소증의 대표인자(NTR)에 의해 광신호 발생 및 화학교환포화전이(CEST)로 조영효과가 나타나는 과정. *재판매 및 DB 금지
한국기초과학지원연구원(KBSI)은 바이오융합연구부 홍관수 박사 연구팀이 미국 텍사스대학교와 공동으로 고형암 종양의 저산소증에 반응해 신호를 발생시키는 감응성 바이모달(광학 혼합 MRI) 이미징 프로브를 개발했다고 25일 밝혔다.
프로브(Probe)은 단백질이나 유전자 등을 확인하는 데 활용하는 분자 화합물이다.
고형암에서 주로 나타나는 저산소증은 암 진행과 전이를 일으키는 주원인으로, 저산소증이 있는 종양 조직에만 선택적으로 반응해 MRI 또는 광학 영상신호를 내는 형광 프로브의 개발은 정밀한 암의 위치와 형태를 감지, 식별할 수 있게 해준다.
이번에 개발한 프로브 'NO2-Eu'는 이온이 포함된 합성 화합물로 저산소 환경에서 화학교환포화전이(CEST·신호의 영상화방법)에 의한 자기공명영상(MRI)과 광학신호를 발현토록 구현됐다.
프로브가 저산소증에 의해 활성화되면 NO2-Eu에서 NH2-Eu로 환원돼 발광 신호가 발현되며 화학교환포화전이로 인해 MRI에서 조영 효과의 증강이 일어나게 된다. 이 프로브는 실험관, 세포 및 생체 수준에서 모두 암세포의 검출이 가능하다.
연구팀은 프로브 광학신호가 정상 수준 대비 저산소증 상태에서 약 3배 증가하는 것을 대장암 세포 실험을 통해 관찰했고 대장암 세포를 이식한 실험쥐 동물 모델에서는 종양 부위에 2배 정도 증가하는 것을 CEST MRI 영상으로 확인했다.
이번에 개발한 프로브 기술은 실제 생체환경에서 발생하는 암 발생 부위를 다각적으로 관찰, 정밀 분석할 수 있어 항암제 내성이나 전이가 심한 난치성 암 등의 조기 진단 및 실시간 모니터링은 물론 암 표적 약물의 반응 분석 및 효능 평가에도 큰 도움이 될 것으로 기대된다.
KBSI 홍관수 박사 연구팀은 이번 기술 개발에서 연구총괄을 맡았고 미국 텍사스대 세슬러(Sessler) 교수 연구팀은 합성 아이디어 수립 및 연구방향 제시 등을 수행했다.
연구결과는 의약화학분야 저명 국제 학술지인 'Journal of Medicinal Chemistry' 온라인판에 지난 18일자 표지논문으로 실렸다.(논문명 : Hypoxia-responsive luminescent CEST MRI agent for in vitro and in vivo tumor detection and imaging)
KBSI 홍관수 박사는 "MRI와 광학 이미징 모두의 장점을 살릴 수 있는 최적화된 프로브를 개발한 것으로 수용액, 세포 및 동물 모델에서 가능성을 확인했다"며 "생체 내에서 실시간 암 진단기술 및 암 치료제 개발에 획기적으로 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.
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