카이스트,하나의 분자 수준 발암 단백질 실시간 관찰 성공

[아시아경제 정종오 기자]암 유발 단백질을 개인별로 정확히 분석해 맞춤형 항암제로 치료할 수 있는 길이 열렸다. 카이스트(KAIST) 물리학과 윤태영 교수와 생명과학과 허원도 교수 공동연구팀이 개별적인 암 조직에 존재하는 발암 단백질의 특성을 하나의 분자 수준에서 실시간으로 관찰하는 기술을 14일 세계 최초로 개발했다.

암 환자에게서 얻어낸 소량의 발암 단백질만으로도 암이 발생하는 메커니즘 분석이 가능해져 앞으로 암 환자의 개인별 발암 원인을 분석해 맞춤형 암 진단과 치료가 가능해질 것으로 보인다. 현대의학은 암 발생 원인을 통계적으로 추측만 할뿐이다.

윤 교수 연구팀은 먼저 하나의 분자까지 관찰할 수 있는 형광현미경을 개발했다. 항원과 항체의 친화성을 이용해 특정 단백질을 검출해내는 기술인 '면역침강기법'을 토대로 자체적으로 개발한 현미경을 이용해 '실시간 단분자 면역침강기법'을 개발해냈다. 이를 통해 발암 단백질들이 다른 단백질과 상호작용하는 것을 실시간으로 단분자 수준에서 관찰하는데 성공했다.

개발한 기술을 검증하기 위해 연구팀은 통계적으로 30% 정도의 암에서 변이되는 것으로 알려진 Ras 발암 단백질에 대해서 조사했다. 실험 결과 쥐의 종양과 인간 암세포에서 각각 발현된 전체 Ras 단백질 중 30~50%가 활성화된 상태로 존재한다는 것을 확인했다. 정상세포에는 5% 미만의 Ras 단백질이 활성화돼 있었다. 즉, Ras 단백질이 비정상적으로 활성화가 많이 일어나면 암을 유발한다는 사실을 규명한 것이다.

기존 연구결과에 따르면 암 세포에서는 활성화된 Ras 단백질의 비율이 증가하는 것은 예측했지만 구체적인 수치를 측정한 것은 이번이 처음이다. 연구팀은 개별 암 조직에서 다양한 발암 단백질의 활성화된 비율을 측정함으로써 각 환자의 암이 어떻게 진행되고 있는지를 밝혀낼 수 있는 단분자 수준의 새로운 진단 기법 가능성을 제시했다.

윤태영 교수는 "이번에 개발한 기술은 별도의 단백질 발현이나 정제과정을 필요로 하지 않아 생체조직이나 실제 암세포에서 존재하는 단백질을 직접 관찰할 수 있다"며 "발암 단백질을 정확히 분석할 수 있어 앞으로 맞춤형 항암제 개발을 위한 길이 열렸다"고 설명했다. 지난 2012년 12월부터 임상실험을 시작해 앞으로 수년 내 개인 맞춤형 암 진단과 치료가 가능할 것이라고 덧붙였다.

이번 연구는 과학학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)' 2월19일자에 게재됐다. 이번 연구는 윤태영 교수를 비롯해 생명공학과 허원도 교수, 임대식 교수, KIAS 계산과학부 현창봉 교수 등 다양한 분야의 연구자들이 참여해 융합연구 성과를 일궈낸 것도 특징이다. '

▲형광현미경을 이용한 실시간 단분자 상호작용 관측 모식도[사진제공=카이스트]

정종오 기자 ikokid@
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