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생체 내에서 활성화대식세포를 얼마나 선별적으로 정확히 검출해 낼 수 있는지가 염증 질환의 정확한 진단 및 치료의 관건이 된다. 하지만 활성화대식세포만을 선택적으로 염색하는 탐지기(probe) 개발은 어려운 과제다. 기존 개발된 유수의 형광 분자들은 생체 내 활용이 어려워 살아있는 조직에서 활성화대식세포를 선별하는 데 한계가 있었다.
장영태 부연구단장 팀은 자체개발한 8200여 종류의 형광 유기 분자 라이브러리를 탐색해 활성화대식세포만을 선택적으로 염색하는 화합물을 찾아내고 CDg16이라 명명했다. 아울러 CDg16이 활성화대식세포 내 리소좀을 염색하고 세포독성이 거의 없다는 것을 검증했다.
이어 동맥경화를 유발시킨 실험쥐를 활용해 CDg16의 효능을 검증했다. 동맥경화 모델로는 비만, 동맥경화, 심혈관질환, 치매 등을 유발한다고 알려진 ApoE 유전자 제거(knock-out) 동물을 사용했다. 이후 동맥경화 생쥐의 꼬리정맥으로 CDg16을 주사했다. 면역화학염색법을 통한 검증 결과 CDg16이 생쥐의 죽상경화판에서 활성화대식세포를 선택적으로 염색하는 것을 확인했다. 실험에 활용된 생쥐의 경우 죽상경화판이 동맥경화를 유발한 정확한 염증부위라는 의미다.
이를 증명하기 위해 IBS 유전체 교정 연구단과 함께 추가 실험을 진행했다. 연구진은 특정 유전자 발현을 활성화시킬 수 있는 활성크리스퍼 시스템(CRISPRa system)을 이용해 380여 개의 SLC 유전자를 무작위하게 과발현시켰다. RNA 염기서열 분석으로 확인한 결과 기존에 기능이 알려지지 않았던 SLC18B1 유전자가 CDg16 염색에 관여한다는 메커니즘을 새로 규명했다.
기존 탐지기들처럼 특정 단백질 하나와 결합하며 선택성을 획득하는 것이 아니라 활성대식세포에서 과발현된 SLC18B1 막운반체를 통해 CDg16이 활성화대식세포에 직접 들어가서 염색한다는 것이다. 이는 기존 탐지기들과 전혀 다른 새로운 메커니즘으로 한 단백질 타깃에 하나씩 붙는 기존 방식에 비해 막운반체는 다수의 탐지기를 수송할 수 있으므로 더 뚜렷한 신호를 관찰할 수 있다는 장점이 있다.
연구결과는 국제학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 온라인 판에 7일 오후 7시(한국 시각)에 게재됐다.