암전이 규명하는 '나노멤브레인'…치료 길 찾는다

서울대 연구팀 개발

▲TNT 나노멤브레인을 통한 암세포와 기질세포 상호작용에 대한 모식도.[사진제공=미래부]

[아시아경제 정종오 기자] 암전이 환경을 그대로 구현할 수 있는 나노멤브레인이 개발됐다. 암이 어떻게 전이되고 그 과정은 어떻게 되는지를 살펴볼 수 있게 됐다. 전이 암 치료에 한 발짝 다가서는 계기로 평가받고 있다.

암은 전 세계적으로 가장 높은 사망원인 중 하나이다. 암 환자는 지금도 늘고 있다. 암으로 인한 사망원인을 살펴보면 단순한 종양의 성장보다는 90%가 재발 또는 전이에 의해 일어난다. 실제 암 환자의 생존율은 66.3%인데 암전이 환자의 생존율은 18.7%에 불과하다.

국내 연구팀이 생체 속 암전이 환경을 그대로 구현하는데 필요한 다공성 나노멤브레인을 개발해 암전이 과정의 다양한 현상을 분석하고 조절하는데 성공했다. 다공성 나노멤브레인(Nanomembrane)이란 특정물질을 선택적으로 투과시키는 수많은 구멍을 가진 수십에서 수백 나노미터(10억분의 1미터) 두께의 막을 말한다.

암전이를 효과적으로 예방하고 치료하기 위해서는 암전이 과정을 명확히 이해해야 하는 것이 먼저이다. 생체 내 세포 간에 주고받는 신호물질(사이토카인) 등을 분석해야 한다. 사이토카인(Cytokine)은 세포(Cyto)와 작동인자(Kine)의 의미를 합친 합성어로 특정한 세포의 증식, 분화, 기능 발현을 일으키는 특수한 단백질이다.

기존의 세포 공배양용 멤브레인은 두께가 두껍고(10마이크로미터) 기공의 수가 적어 생체 속 환경을 그대로 구현할 수 없었다. 연구팀은 생체 친화적인 고분자(셀룰로즈 계열)를 주재료로 두께가 얇으면서도(500나노미터) 세포 간 신호물질이 잘 통과되도록 기공이 많은 나노멤브레인을 만들었다.

이번에 개발된 것은 투명성(Transparent), 나노 다공성(Nano-porous), 여러 층의 탈부착성(Transferable)의 특성을 지니고 있어 TNT 멤브레인으로 이름붙였다. 이 나노멤브레인은 저렴하면서도(기존 대비 수백 배 이상) 공정이 간단하고(30초 스핀방법) 투명하면서도 흡·탈착이 쉬워 체내·외 모두 활용할 수 있는 특징이 있다.

용매의 종류와 용액의 농도 조절을 통해 기공의 크기와 멤브레인의 두께를 자유자재로 조절할 수 있어 응용가치가 더욱 높다. 연구팀은 TNT 나노멤브레인을 이용해 암세포가 전이되는 과정에서 주변 이웃세포들과 주고받는 주요 신호전달물질(RANTES, EGF, VEGF)을 밝혀내 암전이 연구와 치료에 중요한 단초를 제공했다.

서울대 차국헌, 남좌민 교수(공동 교신저자)가 주도하고 장영선, 이효진 박사(공동 제1저자)가 참여했다. 재료분야 학술지인 'Advanced Materials' 3월 18일자 속표지논문(논문명: Transparent, Nanoporous, and Transferable Membrane-Based Cell-Cell Paracrine Signaling Assay)으로 실렸다.

차국헌 교수는 "이번 연구는 암전이 현상에 대한 명확한 이해뿐 아니라 예방과 치료를 위해 중요한 전기를 마련한 의미 있는 성과"라고 강조했다. 남좌민 교수는 "TNT 나노멤브레인 개발기술은 암전이세포뿐만 아니라 줄기세포, 신경세포와 같은 다른 중요한 세포에도 적용할 수 있는 원천기술로 앞으로 암치료와 암세포 성장억제를 위한 새로운 표적물질을 찾는데 유용하게 활용될 것"이라고 말했다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr