근적외선 형광 프로브의 원리 모식도. 프로브가 혈관을 타고 돌다가 종양 저산소증 특성을 반영해 형광신호를 발현시킨다.[KBSI 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 종양의 크기가 커지면 종양 부위에 산소가 부족해지는 저산소증은 항암치료의 내성과 연관이 있는 것으로 알려져 있다. 이러한 저산소증을 감지하고 종양 조직에만 선택적으로 축적돼 형광 신호를 내는 프로브가 개발, 보다 정밀하게 암의 위치와 형태를 식별할 수 있게될 전망이다.

한국기초과학지원연구원(KBSI)은 바이오융합연구부 홍관수 박사 연구팀이 종양에 특이적으로 반응해 형광 신호를 내는 프로브를 개발했다고 23일 밝혔다.

프로브(Probe)란 단백질이나 유전자 등을 확인하는 데에 활용하는 분자 화합물을 말한다. 그동안 개발된 저산소증 감지 프로브들은 조직 침투력 및 형광 신호 감도가 낮다는 한계를 가지고 있었다. 연구팀이 개발한 근적외선 형광 프로브는 저산소증 상태에서 형광 신호가 높은 감도로 활성화되고, 종양 조직만을 선택적으로 표적하도록 설계됐다.

특히 암을 정밀하게 진단할 수 있을 뿐만 아니라, 외과적인 수술 시 체내 주입된 프로브의 형광 반응을 실시간으로 확인하며 정상조직은 최대한 보존할 수 있는 절제술에도 활용 가능하다.

근적외선 형광 프로브의 구조는 종양 표적기, 형광체, 저산소증 반응기의 역할을 하는 분자들을 결합시킨 형태다. 종양 표적기는 프로브가 종양 조직에 선택적으로 전달되도록 하고, 저산소증 반응기가 종양 저산소증에 의해 활성화되면, 형광체가 형광 신호를 발현시킨다.

프로브의 형광 신호는 정상 산소 상태 대비 저산소증 상태에서 20배 이상 증가하는 것을 시험관 및 세포 실험을 통해 확인했다. 암에 걸린 동물모델에 정맥주사를 통해 프로브를 투여했을 때, 종양 조직에 프로브가 축적되고 형광 신호가 증대됨을 생체 광학 이미징 시스템을 통해 실시간으로 관찰할 수 있었다.

위 왼쪽부터 시계방향으로 박혜선 선임연구원, 사누 카란 학생연구원, 조미영 연구원, 홍관수 박사, 이현승 선임기술원.[KBSI 제공]

이번 연구성과는 의약화학분야 국제학술지 ‘저널 오브 메디시널 케미스트리’ 3월 12일 온라인판에 게재, 연구의 우수성을 인정받아 표지논문으로 선정됐다.

홍관수 박사는 “기존 개발된 암 진단 형광 프로브의 문제점을 개선하고자 국제공동연구를 통해 최적화된 프로브를 합성했고 수용액, 세포, 동물모델에서의 전략적인 검증단계를 거쳐 구현한 연구결과”라며 “생체 내에서 실시간 종양 진단은 물론, 수술부위에 대한 정확한 유도와 같은 잠재적인 응용분야에 프로브가 활용될 수 있을 것”이라고 밝혔다.

nbgkoo@heraldcorp.com