고려대학교(총장 김동원)는 화학과의 진경석 교수와 김준곤 교수, 스테판 린지(Stefan Ringe) 교수 공동 연구팀이 종양 세포 치료에 도움이 되는 기체 발생 전기화학 플랫폼을 개발했다고 3일 밝혔다.

이번 연구 결과는 세계적 학술지 '앙게반테 케미 인터내셔널 에디션(Angewandte Chemie International Edition, Impact Factor: 16.1)에 지난 달 26일 온라인 게재됐다. 논문명은 종양 세포 반응 프로파일링을 위한 전기화학 플랫폼을 통한 시공간 산화질소 변조(Spatiotemporal Nitric Oxide Modulation via Electrochemical Platform to Profile Tumor Cell Response)이다.

일산화질소(Nitric Oxide, NO)는 인체의 신경전달 물질 중 하나로, 세포막을 통과해 체내 다양한 생물학적 시스템과 상호 작용을 하는 특징이 있다. 특히 암세포 내부 농도에 따라 종양의 발생을 촉진하기도 하지만 우수한 항암효과를 보이는 물질이다.

다만, 일산화질소는 효과 범위 측정이 어렵고 빠르게 분해되는 성질을 갖고 있어 종양 세포 치료 연구에 활용하기 어렵다. 이에 기존 연구는 화학적 기법을 활용해 기체를 이용해 공간적 변화를 측정했다. 그러나 해당 요소의 미세 조절이 힘들어 연구의 정확성이 떨어지는 한계가 있다.

공동 연구진은 이를 해결하고자 철 산화물 기반의 질산염 환원용 균일 나노 촉매를 연구진이 개발한 전기화학 플랫폼에 적용했다. 또한 실험 결과를 기반으로 세포 수송 시뮬레이션, 세포 생존율 실험을 진행하여 질산염의 전기화학적 환원을 통한 일산화질소의 생성이 종양세포에 미치는 영향을 규명했다.

더 나아가, 연구 데이터를 통해 일산화질소의 유효 범위, 생성량 (시간당 일산화질소 생산 농도), 전기화학 반응시간과 같은 중요한 매개 변수 변화가 종양 세포 사멸에 결정적인 역할이 될 수 있는 가능성을 발견했다.

공동 연구팀은 가능성을 현실로 만들고자 일산화질소 농도를 조절해 종양세포를 정확히 표적으로 삼아 없앨 수 있는 전기 화학 플랫폼 'ESCoRT'을 제작했다. 'ESCoRT'를 활용하면 일산화질소의 발생 플럭스, 전해 시간, 유효거리(전극과 세포 간 거리) 조절을 확인할 수 있어 종양 세포 반응 연구 및 치료에 큰 도움이 될 것으로 기대된다.

이번 연구는 과학기술정보통신부, 한국연구재단, 한국전력공사, 동그라미 재단의 지원을 받아 진행됐다.