나노금속 폭식하게 만들어 암세포만 죽인다

UNIST 바르토슈 그쥐보프스키 교수팀, 암세포가 산성 띈다는 것에 착안

금속 나노입자가 시간이 지나면서 암세포(위쪽)에 지속적으로 뭉치고 있다. 반면 정상세포(아래)는 별다른 영향을 미치지 않고 있다. UNIST 제공

[파이낸셜뉴스] 연구진이 암세포가 금속 나노입자를 폭식하게 만들어 죽일 수 있는 것을 밝혀냈다. 비록 실험실내에서의 연구결과지만 암세포와 금속 나노입자의 특징을 알아내고 정상세포에는 영향을 주지 않는 것을 확인했다. 향후 새로운 항암치료제를 개발하는데 도움이 될 전망이다.

울산과학기술원(UNIST)는 자연과학부 바르토슈 그쥐보프스키 특훈교수 연구팀이 금속 나노입자를 이용해 암세포만을 선택적으로 파괴할 수 있음을 증명했다고 13일 밝혔다. 이 나노입자는 암세포의 리소좀에 쌓여 결국 리소좀의 벽을 무너뜨리고 죽게 만든다.

리소좀은 세포 속 '재활용 쓰레기통' 역할을 하는 주머니 형태의 기관이다. 세포에서 필요없는 것들을 분해해 다시 단백질을 만들거나, 바이러스 같은 외부 물질을 파괴하는 활동도 모두 이곳에서 일어난다. 그런데 리소좀 주머니 벽이 파괴되면 안에 있던 '쓰레기'들이 새어나오면서 세포가 죽는다.

바르토슈 그쥐보프스키 교수는 "'고장난 암세포의 특징', 즉 세포 주변이 산성이고 이물질 배출도 어렵다는 점을 역으로 활용해 암세포를 죽일 수 있다는 점에서 흥미롭다"고 말했다.

연구진은 암세포 주변이 산성이라는 점에 착안해, 이런 환경에서 결정화 현상이 달라지는 나노입자를 설계했다. 금(Au) 나노입자 표면에 양전하와 음전하를 각각 띠는 꼬리 모양 물질을 특정 비율로 붙였다. 이 나노입자는 산성에서 결정이 점점 더 커지는 특성을 가지고 있어 정상세포와 암세포에 주입하자 암세포만 선택적으로 죽었다.

연구진은 나노입자 표면을 양이온과 음이온 비가 8대 2가 되도록 설계했다. 실험결과 나노입자들이 암세포의 리소좀으로 잘 운반됐으며 암세포를 죽이는 효과도 높았다.

울산과학기술원(UNIST) 자연과학부 바르토슈 그쥐보프스키(맨 왼쪽) 특훈교수 연구팀. UNIST 제공

함께 연구한 크리스티아나 칸델-그쥐보프스카 IBS 연구위원은 "암세포는 산성을 띠므로 나노입자가 잘 뭉치는 데다, 암세포는 그 기능이 비정상적이라 큰 결정으로 자란 나노입자를 배출하기 힘들어 결국 사멸했다"고 설명했다.

그쥐보프스키 교수는 "앞으로 동물실험을 진행해 항암치료제로서 가능성을 추가로 살필 것"이라고 연구계획을 밝혔다.

한편 연구진은 세포 내 나노입자의 움직임을 확인하기 위해 '암시야현미경'을 활용했다. 조윤경 교수(IBS 그룹리더)는 "분자 수준으로 작은 나노입자를 관찰하기 위해 꼬리표를 붙이면 자칫 실험이 잘못될 우려가 있어 특수 관찰법을 활용했다"고 말했다.

이번 연구는 세계적 과학 학술지 '네이처 나노테크놀로지' 3월 16일자에 게재됐다.

[e-mail] 김만기 기자