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- "국내연구진, 세포막 암단백질 작동 원리, 기존 학설 뒤집었다"
- [이데일리 오희나 기자] 미래창조과학부는 암 치료에 중요한 세포막 수용체의 새로운 분자 변형과 작동 메커니즘이 국내 연구진이 개발한 분석기술을 통해 분자 단위 수준에서 새롭게 발견됐다고 31일 밝혔다. 세포 표면에는 호르몬을 포함한 여러 가지 외부 인자와 특이적으로 결합하는 단백질이 존재한다. 세포막수용체란 이 중에서도 그런 특이적 결합을 매체로 세포 내에서 반응을 일으키는 능력이 있는 단백질이다. 류성호 교수 연구팀(포항공대)은 미래창조과학부 기초연구사업(개인연구) 지원으로 연구를 수행했으며, 이 연구는 세계적인 학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 24일자에 게재됐다. 생명체를 유지하는 핵심 작동원리는 생명체를 구성하는 세포들 간의 신호전달을 기반으로 이뤄지는데 암, 당뇨와 같은 난치성 질환도 관련 신호전달 체계의 이상으로 설명되고 있다. 이때 세포들 간의 신호전달 중심 결정기구를 ‘세포막 수용체’라 하고 이의 작동 원리를 이해하는 것이 질병의 진단과 치료 전략 수립의 첫걸음이라고 할 수 있다.세포 내 신호전달 메커니즘 중에 가장 빠르고 대표적인 작동 메커니즘은 분자 변형이다. 이러한 분자 변형은 같은 단백질 내에서도 다중 복합적으로 발생함으로써 다양한 기능을 제어할 수 있지만 현재까지 이러한 다중 복합적 분자 변형을 정확히 분석할 수 있는 기술은 전무하다. 기존의 다중 복합적 분자 변형 연구의 분석상 오류를 피하기 위해서는 단일 분자 수준에서의 연구가 필요하다. 이에 연구진은 단백질 분자의 특이적인 결합을 활용한 단분자영상기술인 심블럿(Single-Molecule Blotting, SiMBlot) 기술을 최초로 자체 개발해 단일 분자 수준의 분석이 가능하게 됐다.심블럿 기술을 활용해 암 치료 표적 세포막 수용체인 EGFR에 적용한 결과, 다중 복합적 변형이 아닌 여러 종류의 단일 분자 변형으로 일어나는 것을 최초로 밝혔다. 이는 20년 넘도록 EGFR이 외부 자극에 의해 다중 복합 분자 변형이 일어나 세포내 작용을 조절할 것이라고 믿어 왔던 사실과 상반된 결과다. 연구진이 자체 개발한 심블럿 기술을 통해 세포막 수용체의 다중 복합적 분자 변형에 대해 처음으로 단분자 수준에서 정확하고 정밀한 분석이 가능하게 됐다. 또한 단일 분자 변형의 EGFR들이 모인 집합체에 의한 분자적 신호전달 메커니즘을 처음으로 제시함으로써 유방암, 대장암 등의 EGFR 변이에 의한 암들에 관해 EGFR 집합체의 분자상태와 작동원리에 기반해 새로운 진단 및 치료 기술 개발이 가능할 것으로 기대된다. 류성호 교수는“이번 연구는 연구진이 자체 개발한 분석기술로 기존 분석 방법의 오류를 극복했고, 이를 통해 오랫동안 인식돼 온 기존의 학설과 상반된 연구결과, 즉 세포막 수용체(EGFR)는 다중 복합적 변형이 아닌 단일 분자 변형으로 일어난다는 새로운 사실을 밝힌 것”이라며 “향후 암과 같은 난치성 질환의 진단과 맞춤형 치료에 적용할 수 있는 발판이 될 것으로 기대된다”고 말했다. 심블럿(SiMBlot)의 개괄도. (상) 세포막 비투과성 비오틴(Biotin) 표지 화합물(Sulfo-NHS-Biotin)을 이용해 세포막 수용체만 특이적으로 비오틴(Biotin)을 표지한다. 표지된 세포에 상피성장인자와 같은 외부 자극을 부여한 후 세포를 분쇄해 세포 현탁액을 만든다. (중) 세포 현탁액을 적절히 희석해 뉴트라비딘(NeutrAvidin)으로 표면 처리된 유리에 비오틴(Biotin) 표지된 세포막 수용체만을 고정시킨다. (하) 고정된 세포막 수용체의 각 분자 변형 지점에 특이적인 항체를 이용해 형광 표지를 하고, 단분자 영상 기술(Single-Molecule Imaging)을 이용해 각각의 수용체의 분자 변형 상태를 분석한다.
- 국내연구진 "주사 한방으로 24시간내 암 진단 '나노캡슐' 개발"
- [이데일리 오희나 기자] 최근 국내 연구진에 의해 주사 한방으로 두 가지 이상의 암을 동시에 24시간 내에 진단할 수 있는 나노캡슐이 개발됐다.한국기초과학지원연구원은 한국생명공학연구원과 미국 MIT 및 예일대와의 공동연구를 통해 일반 형광과는 정반대로 높은 파장의 빛(빨간색 계열, 에너지가 낮음)을 받아 낮은 파장의 빛(파란색 계열, 에너지가 높음)을 방출할 수 있는 ‘상향변환(Upconversion) 나노캡슐’을 개발했다고 11일 밝혔다.상향변환 나노캡슐(200 nm 크기)은 두 개의 서로 다른 유기 형광 염료 액상을 가두고 있어 하나의 빛으로도 다양한 형광 방출이 가능하다.이러한 원리를 이용하면, 나노캡슐 표면에 질병의 표지나 표적을 선별적으로 집어낼 수 있는 두 종류 이상의 바이오탐침(항체, 펩타이드 등)을 부착해 주사한 후 빛을 쏘여 촬영하면 현장에서 바로 다중 암세포 이미징을 관찰할 수 있다. 이러한 진단기술을 통해 주사 한방과 빛을 쬐는 것만으로 진단이 가능하기 때문에 진단의 신속성과 환자들이 검사에서 받는 고통과 스트레스, 경제적 부담을 많이 완화시킬 수 있을 것으로 기대하고 있다. 이번 연구결과는 나노과학분야의 세계적 학술지 ACS 나노 (ACS Nano, IF: 12.881)지 온라인판에(논문명: Dual-Color Emissive Upconversion Nanocapsules for Differential Cancer Bioimaging in vivo, 주저자 : 권오석, 송현석, 교신저자: 나탈리 알치, 김재홍) 7일에 게재됐다.이번 나노캡슐을 질병 진단에 활용하면, 생체 조직 투과성과 조직 손상에 거의 영향이 없는 장파장의 빛을 이용할 수 있어 진단의 효율을 높일 수 있으며, 실리카 나노캡슐 기술이 적용되어 인체에 무해하다는 장점이 있다. 또한, 다중 암진단 및 치료에 활용돼 다양한 난치성 질환의 질병 조기진단 및 효과적인 치료를 동시에 수행하는 환자 맞춤형 멀티테라그노시스 연구에 응용될 수 있을 것으로 보인다.권오석 생명연 박사는 “이번 상향변환 나노캡슐은 다양한 에너지 상향변환용 유기 형광 염료를 액상 형태로 실리카 캡슐에 가두려는 기술이 있어 이번 성과가 가능했다”며 “특히 이번에 활용된 유기형광 염료는 삼중항-삼중항 상향변환에 기반을 둔 것으로, 선택적 암 다중진단 연구에 응용됐다는 것이 이번 연구의 가장 큰 의의라 할 수 있다”고 밝혔다. 송현석 기초지원연 박사는 “이번 성과는 신체 조직의 투과율이 좋고 조직 손상을 주지 않으면서 여러 종류의 암을 선택적으로 진단할 수 있어 암의 종류뿐 아니라 암의 전이까지 진단할 수 있을 것이다”라고 밝혔다. 에너지 상향변환 나노캡슐의 주사 전자현미경 이미지(좌)와 레이저 단일 파장의 빛(635 ㎚)에 의해 다중 컬러 (파랑, 녹색)를 띄는 상향변환 나노캡슐 사진(우)
- '헬스케어 사업 속도 낸다'..SKT, 포스텍 산학협력단과 '압타머' 개발 협력
- [이데일리 김상윤 기자] SK텔레콤(017670)은 15일 포스텍 산학협력단과 질병 진단 분야 중 각광을 받고 있는 압타머 기반 진단 기술 및 제품 개발을 위한 양해각서(MOU)를 체결했다.압타머(Aptamer)는 특정 물질과 높은 친화도를 가지고 있어 표적분자에 쉽게 결합해 질병 진단이나 환경오염물질 검출에 주로 이용되는 차세대 바이오 물질이다. 헬스케어 영역에서 주로 사용되어 오던 항체보다 결합력 및 안정성 측면에서 능력이 뛰어나 전세계적으로 많은 연구소 및 기업에서 이를 활용해 연구 개발에 집중하고 있다.포스텍 생명공학연구센터에서 열린 이번 협약식에는 변재완 SK텔레콤 미래기술원장(CTO), 박종문 포스텍 산학협력단장, 류성호 압타머사업단장 등이 참석해, ‘압타머 기반 다중진단 기술’ 분야에서 각 기관이 가진 핵심 역량과 기술을 바탕으로 진단 제품개발을 위해 적극 협력해 나가기로 합의했다.앞으로 SK텔레콤과 포스텍은 압타머를 이용한 진단 기술 및 제품 개발을 위해 핵심역량과 기술을 바탕으로 공동연구 과제를 선정하고, 운영협의체를 구성하는 등 상호협력할 계획이다.SK텔레콤 측은 “압타머 기반 진단 분야의 우수한 기술력을 가지고 있는 포스텍과 압타머 진단 제품 사업화를 위해 노력하고 있는 SK텔레콤이 상호협력함에 따라 진단기술 분야에서 차별화된 경쟁력을 갖출 수 있게 될 것”이라고 말했다.이번 MOU에는 포스텍 생명공학연구센터의 압타머 연구단 외에도 포스텍이 2011년 설립한 바이오 벤처기업 ㈜압타머사이언스가 공동 참여하게 됨에 따라, 개발을 완료하고 이미 임상단계에 있는 폐암 조기 진단 제품을 비롯, 췌장암 진단 제품 등의 상업화를 위한 공동협력도 이뤄질 전망이다.한편, SK텔레콤은 2011년 체외진단기기 전문업체 나노엔텍, 2012년에는 중국 체외진단기기 벤처기업인 티엔롱社 지분 인수를 통해 헬스케어 사업에 진입한 바 있으며, 2012년 서울대병원과 조인트벤처(JV) 헬스커넥트㈜를 설립해 바이오와 ICT 기술을 접목한 새로운 헬스케어 사업 추진에 박차를 가하고 있다.또 지난 6월 압타머 원천 기술을 보유하고 있는 미국 소마로직(Somalogic)社와 공동 기술 개발 및 사업 협력을 위한 MOU를 체결한 데 이어 포스텍과 산학 협력을 맺으며, 헬스케어 진단 분야에서 신 성장동력 창출을 준비하고 있다.▶ 관련기사 ◀☞SKT, 안산시에 지능형CCTV 설치..'유비쿼터스 시티 구축'☞SK텔레콤, 1위 사업자로 우위 지속할 것..목표가↑-키움☞[국감] 최문기 "통신원가 비공개 소송 취하 용의있다"