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2020-03 30

[학술][이달의 연구자] 이상훈 교수, 파킨슨병 발병 새로운 원인 발견하다

이상훈 의학과 교수가 파킨슨병 진단 및 치료의 또 다른 가능성을 열었다. 유전체 문제로 인해 파킨슨병이 발병할 수 있음을 알아냈다. Lin28A 유전체에 돌연변이가 생기면 파킨슨병이 발생할 수 있다. 유전체를 고려한 파킨슨병 치료제 개발에도 도움이 될 전망이다. ▲파킨슨병 발병과 관련한 새 유전자를 발견, 파킨슨병 진단과 치료의 다른 가능성을 연 이상훈 의학과 교수가 인터뷰를 하고 있다. 파킨슨병은 중뇌 부분에서 분비되는 도파민 신경세포가 손상 및 사멸되어 각종 운동 장애를 주소하는 퇴행성 뇌 신경질환이다. 대체로 환자의 연령이 높기 때문에 의학계에선 해당 퇴행성질환의 주요 원인을 나이로 여겼다. 예외의 경우가 등장했다. 젊은 나이에 파킨슨병에 걸리는 환자도 종종 발견됐고 해당 경우엔 병인을 설명할 수 없었다. 이상훈 교수는 중뇌 도파민 신경세포 발생과정에 작용하는 Lin28a 유전자가 제대로 작동하지 못할 때 쉽게 파킨슨병에 걸릴 수 있음을 알아냈다. 이 교수는 “연구 결과를 통해 나이뿐만 아니라 뇌 발생과 발달과정의 이상도 파킨슨병 발병의 중요한 요인이 될 수 있다”고 말했다. 이상훈 교수의 이번 연구는 파킨슨병으로 고생하는 제자의 질병 원인을 알아냈다는 점에서 뜻깊다. 이 교수의 제자인 이현섭 박사는 26살이라는 젊은 나이에 파킨슨병이 발병했다. 이현섭 박사는 본인의 질병 원인 및 치료법을 연구하고자 이상훈 교수 연구실 박사과정에 입학했고, 학위취득 후 현재는 서울대병원 유전체센터에서 일하고 있다. 이상훈 교수는 Lin28a 기능 이상이 파킨슨병 원인일 수 있다는 가설을 세우고 연구를 진행했다. 우연히 유전체 분석을 통해 이현섭 박사 세포에 Lin28a유전자 돌연변이가 있음을 발견했다. 이상훈 교수 연구팀은 이현섭 박사의 피부조직을 떼어 역분화 줄기세포(우리 몸의 모든 장기로 자랄 수 있게 만든 세포)를 만들고, 도파민 신경세포(파킨슨병 관련 세포)로 분화시켰다. 분화된 도파민 신경세포에서 파킨슨병 관련 각종 병리 현상이 발견됐다. ‘CRISPR-CAS9’ 교정기법이라는 새로운 유전자 교정기법을 이용해 Lin28a 유전자 돌연변이를 교정했을 때, 파킨슨병 관련 현상이 사라짐을 관찰했다. Lin28a 돌연변이가 이현섭 박사 질병의 원인임을 알아냈다. ▲이상훈 교수는 연구 결과의 실용성을 높이기 위해 노력할 예정이다. 연구 과정에 어려움도 있었다. 현재까지 Lin28a 유전자 변이로 파킨슨병에 걸리는 유형이 극소수라 통계적 의미를 중요하게 생각하는 집단 유전학 분야에서 인정받는 게 쉽지 않았다. 이상훈 교수는 포기하지 않고 도전을 이어갔고 그 성과를 인정받았다. 본 연구는 이현섭 박사와 공동교신저자로 세계적인 저널인 EMBO JOURNAL에 게재된 상태다. 파킨슨병에 대한 새로운 접근이 빛을 발했다. 이상훈 교수는 지금까지 연구 성과를 상업화 및 임상에 적용하고자 노력하고 있다. 그는 “지금까지의 연구 결과를 실용적으로 접근하는 것이 필요하다”며 “치료제 개발에 힘쓰기 위해 상업화를 결심했다”고 밝혔다. 이 교수는 줄기세포 치료, 유전자를 통한 파킨슨병 치료 등 몇몇 기업과 여러 방면에서 협업할 계획이다. 전망 가능성을 생각해 인도네시아 다국적 기업인 ‘Kalbe’와도 함께 일하고 있다. 이상훈 교수는 또 “후학양성에도 힘쓰고 싶다”며 “나를 믿고 따라준 학생들에 대한 책임을 다하고 싶다”고 말했다. 글/ 정연 기자 cky6279@hanyang.ac.kr

2016-05 11

[학술][이달의 연구자] 암 세포 표적 치료의 열쇠, 나노 입자와 플라즈마

암은 현대 의학의 가장 큰 적이다. 발생 원인이 다양하고 우리 몸의 어디서나 발병할 수 있으며 제 때에 치료하지 않으면 다른 기관으로 전이되기 때문. 그 탓에 암은 의학 기술이 발달한 오늘날에도 공포의 대상으로 남아있다. 그러나 현재는 암 세포에만 효과가 적용되는 치료 기술이 없어 항암 치료가 환자에게 여러 부작용을 유발할 수 있다. 항암치료를 시작하면 머리카락이 빠지는 것이 그 대표적인 예다. 따라서 현대 암 치료 기술의 가장 중요한 과제는 암이 전이되지 않은 정상 세포를 해치지 않고 암 세포에만 작용하는 치료법을 개발하는 것. 이수재 교수(생명공학과)는 플라스마와 나노 입자의 반응을 통해 암 세포를 사멸시키는 기술을 개발했다. 암 전이의 원인, 암 줄기세포를 제거하다 ▲ 이수재 교수(생명과학과)는 플라스마와 금 나노 입자의 반응을 이용한 암 줄기세포 표적 치료법을 연구했다. 우리 몸의 세포는 일정한 주기에 따라 생성되고 소멸된다. 하지만 암 세포는 다른 정상 세포 속에서 무한히 증식을 계속하며 영역을 확장해 나간다. 암 세포 중에서도 증식과 전이의 원인이 되는 ‘암 줄기세포’가 있다. 암 줄기세포는 혈관을 통해 온 몸으로 퍼져나가 다른 기관으로 암을 전이시킨다. 암을 초기에 치료하는 것이 중요한 이유다. 지금까지 암 치료에는 항암제와 같은 화학물질이 사용됐지만 여러 가지 한계점이 있었다. “약품이 우리 몸에 투여되면 온 몸을 순환하기 때문에 최종적으로 치료가 필요한 부분에 도달하는 양은 적어집니다. 정상 세포에 영향을 미쳐 부작용을 일으키기도 하죠. 또 암 줄기세포는 일반적인 항암제에 저항성을 갖고 있어 한 번 전이가 시작되면 치료가 더욱 힘들어집니다.” 이 교수 연구의 핵심 원리는 플라스마와 금 나노 입자의 반응을 통해 정상 세포에 영향을 미치지 않고 암 세포의 사멸을 유도하는 것.이 교수는 동물 실험을 통해 그 원리를 밝히고 유효성을 검증했다. 이 교수는 폴리 에틸렌 글라이콜(이하 ‘PEG’)를 코팅한 금 나노 입자를 종양이 있는 쥐에게 투여했다. 암 세포는 정상 세포에 비해 혈관 내의 물질을 더 많이 흡수하는 성질을 갖고 있어 금 나노 입자도 더 많이 흡수한다. 금 나노 입자를 지닌 암 세포에 플라스마를 쬐면 나노 입자가 반응해 활성 산소가 발생된다. 이 활성 산소가 세포를 내부에서 공격, 암 세포와 암 줄기세포의 사멸을 유도하고 암이 악화되는 것을 막는다. “PEG는 물에 잘 녹는 성질이 있어 나노 입자가 혈관을 통해 암 세포에 쉽게 전달되게 합니다. 이에 더해 플라스마와 나노 입자가 반응을 일으키면 암 줄기세포가 죽기 때문에 더 이상의 전이가 일어나지 않게 되죠.” 플라스마는 물질이 전자, 중성자, 이온처럼 원자를 구성하는 기본적인 입자들로 나뉘어진 상태다. 그 동안 플라스마는 표면 코팅이나 금속 절단처럼 산업용으로 활용됐지만 이 교수는 이를 암 세포에 적용하는 새로운 시도를 한 것이다. 특정 부위에 빛이나 방사선을 쬐는 것처럼, 플라스마 역시 특정 부분에만 국소적으로 투사 할 수 있다. 세포에 영향을 주지 않고 암 세포만 표적 치료하는 것이 가능한 것이다. 현재 플라스마는 의료용 목적으로 사용되지 못하고 있지만, 임상 시험을 거쳐 10년 후에는 본격적으로 활용이 가능해질 것이라는게 이 교수의 설명이다. ▲ 냉각된 저온 플라스마를 암 세포에 투사하면 정상 세포에 영향을 끼치지 않고 금 나노 입자의 반응을 유도할 수 있다. (출처 : 이수재 교수) 암 세포에서 암 조직까지 이번 연구는 지금까지 25년간 암 세포의 본질을 밝혀내고 암 세포만을 표적 치료하는 방법을 연구해 온 이 교수의 기념비적인 성과다. 이제 이 교수는 여기서 더 나아가 암 세포와 그 주변의 세포가 모여 이뤄진 암 조직 주변 환경을 종합적으로 연구하고자 한다. “지금까지는 암의 핵심 인자인 암 줄기세포를 표적 치료하는 방법을 주로 연구했습니다. 하지만 암 조직은 몇 개의 세포로만 이뤄져 있지 않아요. 흔히 종양이라고 부르는 암 조직에는 암 세포뿐만 아니라 혈관 조직, 면역 세포, 주변의 정상 세포 등이 복잡하게 얽혀 있습니다. 이 미시 환경(Micro Environment)을 연구해서 기초 과학 연구의 성과가 실제 의료 현장에 적용되도록 할 계획입니다.” 이 교수는 암 치료 기술의 발전에도 불구하고 암을 이기는 가장 좋은 방법은 정기적으로 병원에서 검진을 받는 것이라고 이야기한다. “암 줄기세포가 우리 몸 곳곳으로 퍼져나가기 시작하면 이미 암 3기 이상으로 심각해진 상태입니다. 이번 연구를 통해 암 줄기세포가 전이되는 능력을 상실하도록 했지만, 암이 생기기 전에 예방하는 것이 더 좋겠죠. 대장암의 전 단계인 대장 용종은 형성되는데 3년 정도 걸립니다. 암으로 진행되기까지는 10년이 걸리고요. 적어도 5년에 한 번은 검진을 받아서 용종을 제거하면 대장암으로 커지는 것을 예방할 수 있습니다.” 현재 우리나라는 만 40세 이상의 모든 국민이 2년에 한 번 암 검진을 무료로 받을 수 있는 제도를 운영 중이다. 암 치료 연구만큼이나 중요한 것은 자신의 건강에 대한 관심이다. ▲ 이수재 교수는 이번 연구에 네하 코식(Neha Kaushik) 분자생화학연구실 박사후과정 연구원(사진 왼쪽)의 공이 컸다고 말했다. 네하 연구원은 플라스마 기술 전문가다. 글/ 정진훈 기자 cici0961@hanyang.ac.kr (☜ 이 기자의 다른 기사 보기) 사진/ 최민주 기자 lovelymin12@hanyang.ac.kr