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소아 악성 뇌종양 수모세포종 진단 정확도 높일 가능성 제시

수모세포종 환자군 ‘TKT 단백질’ 농도 대조군보다 유의미하게 높은 사실 확인 TKT 단백질' 수모세포종의 연수막 전이 진단에 중요한 바이오마커로 활용 기대 서울대병원 소아신경외과 김승기·김주환 교수 공동 연구팀

소아 악성 뇌종양 수모세포종 진단 정확도 높일 가능성 제시

소아 악성 뇌종양인 수모세포종의 진단 정확도를 높일 가능성이 제시됐다. 서울대병원 연구팀이 뇌척수액 분석을 통해 수모세포종 환자군의 ‘TKT 단백질’ 농도가 대조군보다 유의미하게 높다는 사실을 확인했다. 이 단백질은 연수막(뇌와 척수를 둘러싼 막) 전이와도 관련된 것으로 나타나 고위험 수모세포종 환자 진단에 활용할 수 있을 것으로 기대된다. 서울대병원 소아신경외과 김승기·김주환 교수와 소아암·희귀질환지원사업단 소아암사업부 최승아 교수 및 융합의학과 한도현 교수(단기순 박사) 공동연구팀이 소아 수모세포종 환자의 뇌척수액을 분석해 ▲[사진 왼쪽부터] 소아신경외과 김승기·김주환 교수, 소아암·희귀질환지원사업단 최승아 교수, 융합의학과 한도현 교수·단기순 박사 단백체 특성을 규명하고, 연수막 전이의 바이오마커를 확인한 연구 결과를 11일 발표했다. 수모세포종은 악성 소아 뇌종양 중 가장 흔한 유형으로, 주로 소뇌에 발생하며 뇌척수액을 따라 전이가 잘 되는 종양이다. 환자 중 80% 이상은 뇌척수액이 비정상적으로 축적되는 수두증을 동반한다. 수술과 방사선·항암치료의 발전으로 치료 성적이 향상되고 있지만, 진단 시 10명 중 3명은 연수막 전이가 있으며 이런 고위험 환자들은 여전히 예후가 나쁘다. 이를 식별하기 위해 치료 중 척수 MRI와 뇌척수액 검사가 이뤄지지만, 이 같은 기존 검사 방법은 민감도가 떨어지기 때문에 임상 현장에서 더욱 정확한 연수막 전이 검사 방법에 대한 필요성이 높았고, 이를 위해 진단 바이오마커 발굴이 필요한 상황이었다. 연구팀은 2016-2019년 서울대어린이병원에서 수모세포종으로 수술 받은 환자군 21명과 뇌종양이 없는 수두증으로만 수술 받은 대조군 14명을 대상으로 비표적 분석법을 사용하여 뇌척수액의 모든 단백질을 포괄적으로 분석했다. 그 결과, 평균 1100여개의 단백질이 확인됐으며, 수모세포종 환자군의 뇌척수액에서 상대적으로 발현 강도가 높은 단백질 4종(SPTBN1, HSP90AA1, TKT, NME1)이 바이오마커 후보로 선정됐다. 효소면역 분석을 통해 각 단백질의 농도를 확인한 결과, 대조군에 비해 환자군의 뇌척수액에서 종양세포의 발달 및 진행과 관련됐다고 알려진 ‘TKT 단백질’ 농도만 유의미하게 높았다. 추가적으로 연구팀은 뇌척수액 구성 물질 중 하나로서 뇌종양 전이를 조절한다고 알려진 세포외소포에서도 TKT 단백질이 검출된다는 사실을 확인했다. 특히 연수막 전이 수모세포종 환자군은 무전이 환자군보다 TKT 단백질이 검출되는 세포외소포의 개수가 많았고, 이 개수가 늘어날수록 연수막 전이 정도도 심해지는 상관관계가 나타났다. 즉 연구팀은 TKT 단백질이 수모세포종의 연수막 전이 진단에 중요한 바이오마커로 활용될 수 있다고 강조했다. [그래프] TKT 양성 세포외소포 개수 비교. 수모세포종 환자군은 대조군보다 TKT 양성 세포외소포의 개수가 많았고(왼쪽), 연수막 전이 그룹은 무전이 그룹보다 TKT 양성 세포외소포의 개수가 많았다(오른쪽) 한편, 연구팀은 단백질 경로분석을 통해 환자군의 뇌척수액에서 포도당을 생성하고 분해하는 ‘당 대사 관련 경로(오탄당 인산 경로 등)’가 활성화되어있고, TKT 단백질이 이 같은 활성화에 핵심적인 역할을 한다는 사실을 확인했다. 이는 당 대사 작용이 수모세포종의 연수막 전이 기전과 관련 있음을 시사한다. 연구팀은 TKT 단백질이 수모세포종의 연수막 전이를 식별하는 바이오마커로서 잠재력이 있고, 특히 TKT 단백질이 검출되는 세포외소포를 활용하면 진단적 가치가 높은 연수막 전이 검사 방법을 개발할 가능성이 있다고 강조했다. 김승기 교수(소아신경외과)는 “이번 연구는 수모세포종 환자의 뇌척수액을 심층적이고 포괄적으로 분석함으로써 연수막 전이의 병태생리와 분자생물학적 이해도를 높여 의미가 크다”며 “이번 연구로 발굴한 수모세포종의 바이오마커를 활용해 진단 정확도를 향상하고 나아가 고위험 환자군의 예후를 개선하는 데 도움이 되길 기대한다”고 말했다. 이번 연구는 서울대병원 소아암‧희귀질환지원사업단 지원을 받아 진행됐으며, 국제 학술지 ‘사이언티픽 리포츠(Scientific Reports)’ 최근호에 게재됐다. [사진] 수모세포종 환자의 뇌 및 척수 MRI. 소뇌의 종양(왼쪽) 및 광범위한 연수막 전이(오른쪽)가 나타남


유전자 폐 치료에 최적화된 나노 전달체 개발

흡입형 유전자 전달체' mRNA 탑재 유전자 폐 치료 범위 확대 KAIST 바이오및뇌공학과 박지호 교수 연구팀

유전자 폐 치료에 최적화된 나노 전달체 개발

KAIST 연구진이 기존 mRNA 백신용 전달체가 가지고 있는 한계점을 극복하고 호흡기 바이러스 및 난치성 폐질환의 mRNA 흡입 치료를 가능케 하는 유전자 폐 치료 연구의 근간이 될 연구에 성공했다. KAIST 바이오및뇌공학과 박지호 교수 연구팀이 유전자 폐 치료에 최적화된 나노 전달체를 개발했다고 밝혔다. 연구팀은 기존 mRNA 전달을 위해 활용되던 지질나노입자(이하 lipid nanoparticle, LNP)의 에어로졸화 과정에서의 불안정성과 폐 미세환경에서의 낮은 전달 효율을 해결하기 위해 이온화성 지질나노복합체(ionizable lipocomplex, iLPX)를 개발했다. ▲ (왼쪽부터) 박지호 교수, 한준희 박사과정, 염경환 박사과정, Erinn Fagan 석사과정, 장민철 박사과정 iLPX는 이온화성 리포좀의 외부에 mRNA를 결합한 형태로, 에어로졸화 과정에서 입자의 구조를 유지하기 때문에 흡입 전달에 용이하다. 또한, 폐 미세환경 내에서 폐계면활성제와의 상호작용을 유도해 호흡 운동을 활용, mRNA를 높은 효율로 폐 세포 내로 전달할 수 있다. < 그림 1. 흡입 최적화 지질 나노 복합체의 mRNA 흡입 전달 전략 모식도 > 흡입 전달 및 폐 미세환경을 고려한 모방 환경 및 마우스 폐에서의 단백질 발현을 토대로 한 다차원 선별 과정을 통해 iLPX의 구성 요소들을 최적화시킴으로써 흡입용 mRNA 전달체(Inhalation optimized-iLPX, 이하 IH-iLPX)를 완성했다. 연구팀은 에어로졸화 전후의 입자 크기, 균일도, mRNA 탑재율을 비교함으로써 IH-iLPX의 월등한 에어로졸화 안정성을 증명했다. 나아가, IH-iLPX를 전달한 마우스에서 LNP 전달 마우스보다 26배 높은 단백질 발현이 유도됨을 확인했다. 연구팀은 동물 모델에서 흡입 전달된 IH-iLPX가 폐 특이적으로 단백질을 발현시키며, 폐포 상피세포와 기관지 상피세포에서 mRNA를 효과적으로 전달함을 확인했다. 또한 혈액 생화학 분석과 조직 검사를 토대로 IH-iLPX가 폐와 혈액 환경에서 독성이 없음을 확인했기 때문에 효과적인 폐내 mRNA 발현뿐만 아니라 생체 안전성 측면에서 큰 의의를 갖는다고 밝혔다. < 그림 2. 기존 mRNA 전달체와 개발된 흡입용 전달체의 흡입전달 후 마우스 폐에서의 단백질 발현량 비교 > 박 교수는 “mRNA를 반드시 내부에 탑재해야 한다는 고정 관념을 깨고 새로운 구성의 입자를 제시함으로써 기존에 불가능했던 흡입형 유전자 치료의 길을 열었다”며 “본 연구실에서 개발한 흡입형 유전자 전달체는 치료 단백질을 암호화하는 mRNA를 탑재해 폐질환에 적용되어 유전자 폐 치료의 적용 범위를 넓힐 것으로 기대된다”이라고 말했다. 바이오및뇌공학과 장민철 박사과정이 제1 저자로 참여한 이번 연구 결과는 나노기술 분야 국제학술지 ‘ACS 나노(Nano)’ 9월 3일 자 18권 35호에 게재됐다. (논문명: Inhalable mRNA Nanoparticle with Enhanced Nebulization Stability and Pulmonary Microenvironment Infilration) 이번 연구는 한국연구재단의 중견연구자지원사업의 지원을 받아 수행됐다.



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자살 충동 일으키는 극심한 허리 통증 회복 사례
허리 통증은 단순한 육체적 고통을 넘어, 정신적 고통을 심화시키고 심지어 자살 충동을 유발할 수 있는 심각한 문제다. 최근 극심한 허리 통증으로 극단적 선택까지 고려했던 환자 김 씨(81, 여성)가 순천향대 부천병원에서 척추 수술 후 건강을 회복해 주목을 받고 있다. 김 씨는 10년 이상 조경 일에 종사하며 심각한 허리 통증과 오른쪽 다리 저림 증상에 시달렸다. 2017년 요추협착증 진단을 받고 임수빈 교수에게 시술을 받아 증상이 호전됐으나, 2023년 통증이 재발하며 증상이 악화되었다. 다른 병원에서 다시 한번 시술을 받았으나 상태는 더욱 악화되어 걷는 것조차 불가능해지자, 처음 치료를 받았던 순천향대 부천병원 신경외과 임수빈 교수를 다시 찾았다. 그러나 수술 차례를 기다리는 한 달 동안 견딜 수 없을 만큼 통증이 심해졌고, 김 씨는 결국 자살까지 시도하게 됐다. ▲ 임 수빈 교수 김 씨는 “통증이 너무 심해 자살 충동까지 겪게 되었어요. 옥상에서 뛰어내릴 생각으로 올라가고, 빨랫줄로 목을 매려다 걸 곳이 없어 실패했어요. 죽음이 유일한 선택지라는 생각이 들 만큼 고통이 심했습니다. ‘통증 없이 사는 것’이 그저 꿈처럼 느껴졌습니다”라고 말했다. 이어 “그

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