미국 국립과학원에서 발행하는 PNAS에 게재
보건복지부 혁신형 세포치료사업의 지원을 받은 서울대학교병원의 문우경(文宇京, 47세)ㆍ박경수(朴慶秀, 51세) 교수 연구팀은 서울대학교 공과대학 현택환(玄澤煥, 46세) 교수 연구진과의 공동연구를 통해 '강자성 산화철 나노입자를 이용한 단일세포 수준에서의 정밀영상화와 이식된 췌도세포의 장기간 영상화'에 성공했다고 1월 31일 밝혔다.
MRI는 비침습적인 방법으로 높은 해상도의 실시간 체내 영상을 얻을 수 있는 방법으로 임상에서 사용되는 여러 진단 방법중에서 가장 각광 받고 있다.
MRI 조영제는 MRI 영상을 더욱 명확하게 하여 정확한 진단이 가능하게 할 뿐만 아니라 관찰하기 힘든 분자수준의 생명현상까지 영상화할 수 있다.
현재 생체 적합성이 높은 산화철 나노입자가 조영제로 사용되고 있지만 더욱 향상된 조영효과를 얻기 위해서는 자기적 성질이 기존보다 월등히 우수한 나노입자가 필요하다.
실제 자연계에서 지구 자기장을 따라 이동하는 자성 박테리아 내부에는 산화철이 가장 강한 자기적 성질을 갖는 40~120nm 사이의 나노입자(마그네토좀, magnetosome)가 발견되고 있지만, 실제 응용이 가능하도록 인공적으로 합성하지는 못하고 있다.
문 교수팀은 강자성 산화철 나노입자(FION, ferrimagnetic iron oxide nanoparticle)를 합성 조영제로 활용해 MRI 영상에서 단일 세포까지 영상화 할 수 있으며 이식된 췌도의 기능을 실시간으로 알 수 있다는 사실을 쥐와 돼지 동물실험을 통해 입증했다.
산화철이 나타낼 수 있는 최대의 자기적 성질을 갖고 있는 FION은 기존의 상용화된 조영제에 비해 3배 이상의 조영효과를 갖고 있다.
뿐만 아니라 최근 발표된 다른 T2 조영제에 비해 나노입자 한 개 당 조영효과가 훨씬 우수했으며 체내에 독성을 갖는 망간이나 코발트 이온 등을 포함하지 않아 실제 임상에서 적용 가능성도 매우 높다고 할 수 있다.
FION은 줄기세포, 췌도 등 다양한 세포를 표지할 수 있을 뿐만 아니라 단일세포 수준까지 정밀하게 정확히 영상화할 수 있다.
세포는 생명현상의 기본 단위로 암세포의 전이 등 체내에서 일어나는 복잡한 생명현상을 규명하는 중요한 도구가 될 것으로 기대되며 최근 활발하게 연구되는 줄기세포 등 세포치료의 실제 임상적용에도 크게 기여할 수 있을 것이다.
나아가 임상에 가까운 연구로, 현재 1형 당뇨의 치료법으로 활용되는 이식된 췌도의 기능을 실시간으로 MRI 영상으로 판독할 수 있었으며 임상과 같은 조건에서 돼지에게 이식된 췌도를 관찰할 수 있었다.
연구책임자인 문 교수는 “이번 연구결과는 복잡한 생명현상을 세포수준에서 영상화할 수 있는 기술로써 이식된 세포를 영상화해 세포치료 등에 MRI의 활용 폭을 높였다는데 큰 의미가 있다”고 밝혔다.
