약물 대신 '빛'으로 세포이동 조절 성공

머니투데이

류준영 기자

광활성 섬유아세포성장인자수용체 기술/사진제공=IBS

빛으로 세포 움직임을 제어할 수 있는 기술이 개발됐다. 이는 암 전이 연구에 활용될 예정이다.

기초과학연구원(IBS) 허원도 바이오이미징 그룹리더(KAIST 생명과학과 교수) 연구팀은 빛을 통해 세포 내 '섬유아세포 성장인자 수용체1' 신호 전달을 원격 조정하는 원천기술을 개발했다고 29일 밝혔다.

섬유아세포 성장인자란 세포 생존과 발달, 이동 등 다양한 기능에 관여하는 단백질이며, 세포를 둘러싸고 외부 신호를 세포 안으로 전달하는 막 단백질을 수용체라고 부른다.

IBS 허원도 그룹리더/사진=IBS

세포막에는 다양한 수용체가 있으며, 세포내 기능과 밀접한 연관성을 가진다. 수용체를 연구하기 위한 기존 방법은 약물이었지만 부작용을 일으킨 경우가 많았다. 또 세포내 원하는 부위만 국부적으로 활성시킬 수도 없었다. 때문에 세포내 신호전달 과정을 정량적으로 분석하는 데에는 한계가 있었다.

이를 극복하기 위해 연구팀은 빛으로 수용체 활성을 조절하는 기술을 새롭게 개발했다.

연구팀에 따르면 섬유아세포 성장인자 수용체1 세포 말단에 청색 빛에 반응하는 단백질을 결합시켜, 빛에 반응할 수 있는 수용체를 만들었다.

빛을 주는 빈도, 지속성, 강도 등에 따라 수용체의 신호 전달을 자유자재로 조절할 수 있도록 한 것이다. 연구팀은 이를 '광활성 섬유아세포 성장인자 수용체'라고 명명했다.

이 기술의 특징은 빛을 한 번 조사하면, 일시적으로 세포내 신호 활성을 일으킬 수 있다. 또 지속적으로 빛을 반복해 조사하면 세포내 신호 활성이 오랜 시간동안 유지된다. 세포 내 신호 강도를 다양한 조사 시간 및 빈도를 통해 조절할 수 있는 것이다.

허 교수는 "세포의 극성, 이동 등 중요한 생명현상들을 약물처리 없이 빛으로만 조절할 수 있으며, 모든 과정을 단지 빛을 켜고 끄는 것으로 매우 쉽게 처리할 수 있다"고 설명했다.

연구팀은 이번 기술을 이용해 여러 가지 동물 모델에서 세포 극성 및 이동 연구를 진행 중이다.

이번 연구성과는 세계적 권위 저널 셀(Cell)의 자매지인 '케미스트리앤드바이올로지'에 게재됐다.