한국생명공학연구원은 김선욱 박사 연구팀이 세포의 사멸 과정을 실시간 추적할 수 있는 '형광 리포터' 기술을 개발했다고 28일 밝혔다.

세포사멸(Apoptosis)은 세포자살, 세포자멸사 등으로 불리는 현상으로 세포 형태와 내부의 생화학적 변화로 세포가 스스로 죽는 것을 말한다.

생명체의 항상성 유지를 위해 필수적인 과정으로, 손상된 세포가 제때 사멸하지 않으면 암, 심혈관 질환, 알츠하이머병 등 다양한 질환이 생길 수 있다.

현미경 관찰, 유전자 분석 등 기존 세포사멸 과정 분석법은 복잡한 샘플 처리와 별도의 염색과정이 필요해 분석에 시간이 오래 걸리고 비용이 많이 든다는 한계가 있다.

연구팀은 세포사멸 과정에서 '최종 집행자' 역할을 하는 '카스파제-3'(caspase-3) 효소에 주목했다.

이 효소는 특정 아미노산 서열을 선택적으로 절단함으로써 세포를 죽음에 이르게 한다.

기존 카스파제-3을 표적으로 하는 형광 물질은 카스파제-3이 작용할 때 어두운 상태에서 형광이 켜지도록 하는 방식으로 작동하는데, 여러 형광물질을 조합해 만들기 때문에 구조가 복잡하고 세포에 손상을 줄 우려가 있다.

연구팀은 빛을 받으면 체내에서 녹색으로 빛나는 '녹색형광단백질'(GFP) 돌연변이를 이용해 세포의 죽음을 실시간으로 시각화할 수 있는 기술을 개발했다.

녹색형광단백질 안에 카스파제-3이 절단하는 아미노산 서열을 삽입해 카스파제-3이 활성화되면 형광물질이 쪼개지면서 빛이 꺼지는 원리다.

서열을 정교하게 위치시킴으로써 세포에 대한 부작용을 최소화할 수 있다고 연구팀은 설명했다.

작동방식이 간단하고 녹색형광단백질 단일 물질만으로 형광의 소멸을 측정할 수 있어 민감도와 정확성을 높일 수 있다.

김선욱 박사는 "기존 방법보다 훨씬 민감하고 간편하게 세포사멸을 관찰할 수 있어 항암제와 같은 신약 후보물질의 효능 검증, 세포사멸이 중요한 역할을 하는 퇴행성 뇌 질환 연구 등에 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.