김영필 한양대 교수, 생물발광 이용한 암치료 기술 개발

생물유래 단백질 소재의 자체 발광 빛 이용한 새로운 광(光)치료법 제시

한양대(총장 김우승)는 김영필 생명과학과 교수팀이 생물발광(bioluminescence, 생물이 스스로 빛을 내는 현상) 기반의 재조합 단백질을 활용한 암(癌) 치료 기술을 개발했다고 14일 밝혔다.

해당 기술은 광(光)치료 분야의 신기술로, 기존 치료 기술에 비해 부작용이 현저히 적어 향후 다양한 암 치료와 감염치료 분야에 사용될 것으로 기대된다.

생물발광은 외부에서 빛을 쪼일 필요가 없고 광선으로 인한 부작용이 거의 없어 다양한 연구가 진행돼 왔으나, 현재까지는 낮은 광량으로 인해 암 치료 목적으로는 활용되지 못했다.

이에 연구팀은 해양생물 유래 생물발광 효소(luciferase)와 광수용체 단백질 그리고 암세포막 수용체를 표적하는 펩타이드를 결합해 단백질을 재조합했다.

생물발광은 생물체 내 산화 과정의 부산물을 억제하기 위한 생물의 진화적 적응 산물로 인식됐으나, 연구팀은 이를 역으로 활용해 활성산소를 발생하는 데 이용했다.

이렇게 재조합된 단백질은 외부에서 빛을 조사하지 않고도 생체 친화적 기질에 의해 스스로 빛을 낼 수 있고, 암세포막 주위에서만 스스로 빛을 낸 후 활성산소를 빠르게 발생시켜 정상 세포에는 영향을 주지 않고 암조직의 사멸을 유도한다. 또한, 빠른 체내 분해를 통해 잔류 부작용을 최소화 할 수 있는 기능을 갖추고 있다.

해당 단백질은 실시간 3D 홀로그래피 현미경 기술을 사용해 분석한 결과, 단백질 소재가 암세포막 수용체와 결합해 활성산소 유발에 의해 세포막에 손상을 줘 세포괴사를 일으키는 것으로 관찰됐고 마우스 모델을 통해 종양조직이 크게 감소됨을 증명했다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 이공분야 중견연구자지원 사업으로 수행된 이번 연구 성과는 서울 아산병원 이경진 박사팀 및 한국기초과학지원연구원 이성수 박사팀과 공동으로 수행됐다. 지난 12일 과학분야 최상위 국제저명 학술지인 'Science Advances'에 온라인 게재됐다.