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I-bio 겸임 장영태 교수

IBS, 자가 면역 질환 원인 ‘M1세포’ 추적 물질 ‘CDr17’개발

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  ▲ 류머티즘을 유발하는 ‘M1 대식세포’를 선택적으로 추적할 수 있는 형광물질 ‘CDr17’의 원리 모식도/ 기초과학연구원

  국내 연구진이 체내 염증의 원인이 되는 면역세포를 선택적으로 식별할 수 있는 기술 개발에 성공했다. 류머티즘 등 자가 면역 질환 진단 및 신약 개발에 새로운 길이 열릴 것으로 기대된다.

  장영태 기초과학연구원(IBS) 복잡계자기조립연구단 부연구단장팀은 면역세포의 일종인 ‘M1 대식세포’만 선택적으로 탐지할 수 있는 형광물질을 개발했다고 17일 밝혔다.

  대식세포는 외부 물질의 침입 혹은 이물질의 축적을 막아주는 선천적 면역세포다. 바이러스 침입 등으로 면역계에 자극이 오면 비활성 대식세포(M0)는 ‘M1’과 ‘M2’라는 서로 다른 역할을 하는 두 가지 유형으로 활성화된다. M1은 우리 몸에 침입한 외부 물질을 공격하고, M2는 조직 재생을 담당한다. 하지만 M1이 과도하게 활성화되면, 체내 염증이 증가해 류머티즘 등 면역 질환이 발생하게 된다.

  대식세포 이상으로 발생하는 자가 면역 질환의 진단과 치료제 개발을 위해선, 각 세포들의 특성과 세포에서 일어나는 현상을 실시간으로 파악할 필요가 있다. 하지만 현재 기술 수준으론 비활성화 대식세포와 활성화 대식세포를 구분하는 정도가 한계다. 때문에 대식세포 중 특정 유형만 선택적으로 탐지할 수 없어, 대식세포 관련 질병을 정확히 진단하기 어려웠다.

  이 문제를 해결하기 위해 연구팀은 각 유형을 구분할 수 있는 형광 분자 개발에 착수했다. 이때 주목한 것은 M1과 M2 대식세포의 대사 작용이 서로 다르다는 점이다. 지방산을 소비해 에너지를 얻는 M2와 달리, M1 대식세포는 탄수화물이 주 에너지원이다. 연구팀은 이점을 이용해 80종의 탄수화물 기반 형광물질로 구성된 라이브러리를 새롭게 구축하고, M1만 선택적으로 염색하는 화합물을 찾아냈다. 이 형광물질은 ‘CDr17(Compound Designation red 17)’로 명명됐다.

  동물 실험을 진행한 결과, CDr17이 류머티즘 진단에 효과가 있음을 확인했다. 연구팀은 류마티스 관절염을 유발시킨 실험쥐에 CDr17을 정맥으로 주사했다. 그 결과, 주사 15분 만에 질병 부위의 M1 대식세포를 선별할 수 있었다. 또한, 류마티즈 관절염이 심할수록 CDr17 형광 세기가 강해졌다. 

  장영태 부연구단장은 “CDr17을 이용하면 피부 및 인체 조직을 크게 손상시키지 않고도 류머티즘 등 자가 면역 질환을 빠르고 정확하게 진단할 수 있다”며 “대식세포 괸련 염증성 질환 진단 및 새로운 약물 개발을 견인할 것으로 기대된다”고 말했다.

• 이번 연구 성과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 온라인 판에 10월 11일자로 게재됐다.