이미징 프로브의 원리 모식도. 저산소증 종양부위에서 활성화된 프로브는 광학이미징 및 화학교환포화전이로 인해 MRI 조영효과가 증강된다.[KBSI 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 우리나라와 미국 공동연구진이 고형암의 종양 내부에 발생하는 저산소증만 감지할 수 있는 신개념 조영기술이 개발됐다. MRI는 물론 광학 이미징까지 이중모드 관찰이 가능, 향후 암 진단 및 치료제 개발에 새로운 전환점이 될 수 있을 것으로 기대된다.

한국기초과학지원연구원(KBSI)은 바이오융합연구부 홍관수 박사 연구팀과 미국 텍사스대학교 씨즐러 교수 연구팀이 공동으로 종양의 저산소증에 반응해 신호를 발생하는 감응성 바이모달(MRI․광학 혼합) 이미징 프로브를 개발했다고 25일 밝혔다.

고형암에서 주로 나타나는 저산소증은 암 진행과 전이를 일으키는 주원인으로, 이를 제대로 감지하면 보다 유리한 임상결과를 얻을 수 있다. 또한 종양 저산소증은 항암치료의 내성과도 연관있는 것으로 알려져 있다. 이에, 저산소증이 있는 종양 조직에만 선택적으로 반응, MRI 또는 광학 영상 신호를 내는 형광 프로브의 개발은 보다 정밀하게 암의 위치와 형태를 감지․식별할 수 있게 해준다는 점에서, 매우 유용한 기술이다.

이번에 개발한 프로브는 이온이 포함된 형태로 합성한 것으로, 저산소 환경하에서 화학교환포화전이에 의한 자기공명영상(MRI)과 광학 신호를 발현하도록 했다. 또한 프로브는 실험관, 세포 및 생체 수준에서 모두 암세포의 검출이 가능하도록 개발됐다. 프로브 광학 신호가 정상 수준 대비 저산소증 상태에서 약 3배 증가하는 것을 대장암 세포 실험을 통해 관찰했으며, 대장암 세포를 이식한 실험쥐 동물 모델에서는 종양 부위에서 2배 정도 증가하는 것을 CEST MRI 영상으로 확인할 수 있었다.

왼쪽부터 홍관수 박사, 조나단 세슬러 미국 텍사스오스틴대 교수, 조지현 책임연구원, 사누 카란 학생연구원, 조미영 연구원.[KBSI 제공]

이번에 개발한 프로브 기술은 실제 생체 환경에서 발생하는 암 발생 부위를 다각적인 관찰 방법으로 정밀 분석할 수 있다는 점에서, 항암제 내성이나 전이가 심한 난치성 암 등의 조기 발견․진단 및 실시간 모니터링은 물론, 암 표적 약물의 반응 분석 및 효능 평가에도 큰 도움이 될 것으로 전망된다.

이번 연구결과는 의약화학분야 국제학술지 ‘의약화학저널’ 5월 18일 표지 논문으로 선정돼 게재됐다.

홍관수 박사는 “이중모드 개념으로 MRI와 광학 이미징 모두의 장점을 살릴 수 있는 최적화된 프로브를 개발한 것으로, 수용액, 세포 및 동물 모델에서 모두 그 가능성을 확인할 수 있었던 연구결과”라며 “생체 내에서 실시간 암 진단기술 및 암 치료제 개발에 획기적으로 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.