기자명 문병도 기자
  • 입력 2019.11.07 12:00

김광명 KIST 박사 연구팀

간편하고 안전한 표지를 위해 당대사공학 및 생물직교성 무동 클릭화학을 이용하여 줄기세포 표면에 인공적으로 표적 가능한 화학수용체 형성 및 고감도 형광/자기공명 영상화를 위한 복합조영제 나노입자 표지기술. 이를 뇌졸중 모델의 뇌에 이식 후 줄기세포의 추적 영상화 모식도
줄기세포를 뇌졸중 모델의 뇌에 이식한후 추적해 영상을 얻었다. (그림제공=KIST)

[뉴스웍스=문병도 기자] 줄기세포가 세계 의과학계 최대의 관심사가 되고 있는 이유는 모든 종류의 기관과 조직으로 분화할 수 있는 전분화능 때문이다.

인체에 이식한 줄기세포의 분화 과정을 적절히 제어하기 어렵다는 점이 한계로 작용해왔다.

김광명 한국과학기술연구원(KIST) 테라그노시스연구단 박사팀은 김동억 동국대학교 일산병원 신경과 박사팀과의 공동연구로 인체에 이식한 줄기세포를 추적하는 신개념 줄기세포 표지 및 영상화 기술을 개발했다. 

줄기세포 치료제의 이동과 분포를 관찰하는 표지 및 영상화기술은 최근 줄기세포의 체내 이식 후 변화상을 추적하는 기술로도 주목받고 있다.

기존의 세포 표지기술은 조영제 또는 조영제가 함유된 나노입자를 줄기세포에 직접 표지하거나 유전자 조작을 통해 영상화가 가능한 세포로 전환해야 하기 때문에 줄기세포 고유의 전분화능과 인체 안전성 저하의 우려가 제기되어 왔다.

KIST 연구진은 생체 적합성이 높고 줄기세포의 전분화능에도 영향을 주지 않는 신개념 표지 기술 개발을 위해 당대사공학 및 생물직교성 무동 클릭화학 을 이용했다.

줄기세포 표면에 안전하게 표지할 수 있는 화학수용체를 만들고 이와 특이적으로 결합하는 산화철 기반의 복합조영제 나노입자를 개발해 줄기세포의 영상신호를 극대화하는 고감도 복합영상 획득에 성공했다.

이 기술을 이용한 뇌졸중 동물모델 실험을 통해 근적외선 형광영상 및 MRI 영상을 통해 14일 간에 걸쳐 장기간 안정적으로 관찰할 수 있었다. 새로 개발된 복합조영제 나노입자 및 줄기세포 표지기술이 줄기세포의 전분화능 손실과 세포 독성 발현을 최소화했기 때문에 가능했다. 

김광명 박사는 “개발한 줄기세포 표지 및 추적기술은 뇌에 이식한 줄기세포의 치료 효과를 고감도 복합영상으로 장기간 추적할 수 있게 하는 기술”이라며 “뇌 질환용 줄기세포 치료제 개발과 효능 예측에 폭넓게 활용될 수 있을 것으로 전망된다”라고 밝혔다.

과학기술정보통신부 글로벌연구실사업 및 KIST 기관고유사업의 지원으로 수행된 이번 연구결과는 재료·화학 분야 세계적 권위의 학술지 ‘ACS 나노’ 최신호에 실렸다. 

김광명(왼쪽) 박사, 윤홍열 박사 (사진제공=KIST)
김광명(왼쪽) 박사, 윤홍열 박사 (사진제공=KIST)

 

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