Angew. Chem.-Int. Ed,  26 February 2019

알츠하이머병의 주요 병리학적 특징으로 나타나는 베타아밀로이드 응집체를 기존 개발된 물질들보다 좀 더 정확하고 정밀하게 감지하는 분자 시스템을 개발하고자 고려대 화학과 김종승 교수 연구팀과 공동연구를 수행하였다. 새롭게 개발한 분자 시스템은 ‘분자 회전’을 새롭게 활용하는 전략을 통하여 비특이적 발광을 낮추었으며(그림 1) 이를 살아있는 알츠하이머 병 모델 쥐를 통해서도 검증한 바, 표적인 베타아밀로이드 응집체에 대해 우수한 선택적 발광성을 보이며 높은 선명도의 생체 영상화를 가능케 하는 것을 확인(그림 2) 하였다. 이는 분자 회전 시스템이 보다 다양한 분야로 응용될 수 있는 가능성을 시사하였다고 본다. 후속연구를 통하여 알츠하이머병의 치료 기전 연구 및 체외 진단에 활용할 수 있는 방법을 모색해 보고자 한다.

그림 1. Graphical abstract         그림 2. 다광자-형광 현미경을 이용하여 살아있는 알츠하이머병 모델 쥐의 뇌 내부에서 관찰한 베타아밀로이드 응집체

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.201900549

ADVANCED SCIENCE, 27 Mar 2019

종양 미세환경에 존재하여 암세포의 성장 및 전이를 도와주는 것으로 알려진 마크로파지는 암세포에 대한 면역 기능의 억압, 혈관의 신생과 림프관의 신생 등을 촉진하는 것으로 밝혀져 있다. 최근 보고에 따르면 원발암에서 분비되는 다양한 인자를 매개로 하여 암세포가 전이되기 전 (premetastatic stage) 단계에서 마크로파지를 비롯한 다양한 면역세포에 의해서 암세포에게 유리한 환경, 즉 pre-metastatic niche가 형성된 후 이를 통해 암세포 전이가 용이하게 되는 것이 밝혀졌다. 하지만, 암 전이 단계에서 마크로파지 매개를 통한 전이 기전 그리고 궁극적으로 암세포와 마크로파지의 상호작용을 직접적으로 전임상 모델에서 관찰, 규명하는 것이 어렵다는 점에서 여전히 한계가 있었다. 이러한 이유로 고려대 기계공학 정석 교수 연구팀과 공동연구를 수행하여 in vivo 환경과 유사한 3D Microfluidic chip을 이용하여 pre-metastatic niche에서 마크로파지의 환경 조성 및 암세포에 직접적으로 미치는 영향을 real-time imaging 기반으로 밝혀냈다.

본 연구에서는 마크로파지에 의해 혈관내피세포의 투과도를 결정하는 인자인 ZO-1 및 occludin의 발현이 감소되어 암세포의 혈관 외 투과도 (cancer cell extravasation)가 증가되며, 이후 마크로파지에 의해 기질 (extracellular matrix, ECM)에 형성되는 특이구조인 microtrack을 따라 암세포가 이동함으로써 암세포의 침투, 즉 전이가 증가된다는 것을 최초로 발견하였다(그림 1). 현재 본 연구팀은 마크로파지 매개 pre-metastatic niche 형성에 관여하는 종양유래 인자를 추가로 밝혀내어 궁극적으로 마크로파지 매개 pre-metastatic niche 타겟팅을 통한 전이 억제 가능성을 검증하는 연구를 진행 중에 있다.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.201900195