초기 암이나 전이암은 발견이 쉽지 않아 암세포가 더 커진 뒤에 발견하는 경우도 종종 발생한다.

한국기초과학지원연구원 바이오융합연구부, 미국 텍사스오스틴대 공동 연구팀은 종양 조직에만 선택적으로 축적돼 아무리 작은 암세포라도 찾아내 형광신호를 낼 수 있는 기술을 개발했다고 23일 밝혔다. 이번 연구결과는 의화학 분야 국제학술지 ‘의약화학지’ 최신호 표지논문으로 실렸다.

종양이 발생해 크기가 커지면 종양 부위에 산소가 부족해지는 세포 저산소증이 발생한다. 세포 저산소증은 항암치료 내성을 유발시키는 것으로 알려져 있다. 이 때문에 종양조직을 쉽게 발견하기 위해 조산소증을 감지해낼 수 있는 분자화합물인 프로브 개발이 활발하다. 문제는 조직 침투력이 약하고 형광신호 감도가 낮아 효율이 떨어진다는 점이다.

이에 연구팀은 인체에 무해하고 조직 투과력이 좋고 자체발광은 최소화된 근적외선 형광 프로브를 개발했다. 특히 이번에 개발한 프로브는 저산소증 상태에서 형광신호가 고감도로 활성화되고 종양 조직만 선택적으로 표적할 수 있도록 설계됐다.근적외선 형광 프로브는 종양 표적기, 형광체, 저산소증 반응기의 역할을 하는 분자들을 결합시켰다. 종양 표적기는 프로브가 종양조직에 선택적으로 전달되도록 하고, 저산소증 반응기가 종양 저산소증에 의해 활성화되면 형광체가 형광 신호를 발현시킨다. 연구팀은 시험관과 세포실험을 통해 정상 산소 상태 대비 저산소증 상태에서 형광신호가 20배 이상 증가하는 것을 확인했다.

또 암을 유발시킨 동물에 정맥주사로 프로브를 투여하면 종양 조직에 프로브가 축적되고 형광신호가 증가하는 것을 생체광학 이미징 시스템을 통해 실시간으로 관찰하는데 성공했다.

연구팀은 이번에 개발한 프로브로 암을 정밀하게 진단할 수 있을 뿐만 아니라 외과수술 시 체내 주입된 프로브의 형광 반응을 실시간으로 확인해 정상조직은 최대한 보존하고 암조직만 절제할 수 있을 것으로 기대했다.

홍관수 기초과학지원연구원 박사는 “이번 연구결과는 생체 내 실시간 종양진단은 물론 수술 부위에 대한 정확한 유도까지 다양하게 활용될 수 있을 것”이라고 설명했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr