체내 염증반응 실시간 관찰해 염증성 질환 조기진단, 치료 유도 기술

바람이 스쳐지나가기만 해도 자지러질 듯이 아프다는 통풍, 날씨가 흐리기만 해도 온 몸이 욱신거리게 하는 관절염, 이전의 기억을 서서히 잃어 존엄한 삶을 망가뜨리는 치매. 이들의 공통점은 바로 ‘염증’이다.

실제로 체내 염증 반응 조절이 제대로 되지 않아 발생하는 질병은 전 세계 사망률 1위인 암을 비롯해 알츠하이머, 세균감염으로 인한 패혈증까지 다양하다. 이 때문에 많은 의료현장에서 염증 반응을 추적해 진단하는데 활용하고 있다. 그러나 현재 사용되는 위상차 영상 정보로는 염증성 질환 조기 진단에 한계가 있다.

이런 상황에서 국내 연구진이 체내 염증 반응을 실시간으로 빠르게 확인할 수 있는 새로운 영상화 기술을 개발해 주목받고 있다.

한국과학기술연구원(KIST) 테라그노시스연구단, 서울대 의대 공동연구팀은 각종 질병의 원인인 체내 염증현상을 영상으로 관찰하고 추적할 수 있는 기술을 개발했다고 3일 밝혔다. 이번 연구결과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘바이오머티리얼즈’에 실렸다.

각종 염증성 질환은 인플라마좀이라는 특정 단백질이 활성화되면서 나타나는 것으로 알려져 있다. 기존에는 체내에서 인플라마좀 활성화를 시공간적으로 분석할 뿐 실시간 변화를 측정하기 어려웠고 일부에서는 유전자 조작을 통해 실시간 관찰을 가능케 했지만 환자를 대상으로 적용하기 어려운 연구목적에만 쓰여왔다.

연구팀은 염증 단백질이 아닌 염증 발생 초기에 중요한 역할을 하는 효소인 ‘캐스페이즈-1’이라는 물질에 주목했다. 연구팀은 이 물질에 닿으면 빛을 낼 수 있는 형광물질을 개발해 형광 신호의 강도 변화를 실시간으로 관찰할 수 있도록 했다. 이 형광물질은 독성이 없고 체내에서 빠르게 분해돼 생체 적합성이 뛰어나다나는 장점이 있다.

실제로 알츠하이머, 대장염, 암 등 다양한 염증성 질환을 앓도록 만든 생쥐에게 이번에 개발한 형광물질을 투여하는 실험을 실시한 결과 질병의 실시간 변화를 관찰할 수 있었다. 또 염증성 질환의 증상이 외부로 나타나기 전에 조기에 진단하는데도 성공했다.

권익찬 KIST 박사는 “이번 연구를 활용하면 체내 염증효소의 변화를 실시간으로 관찰하고 염증성 질환의 조기 진단과 치료제 개발, 효능 평가에도 활용할 수 있을 것”이라고 말했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr