경북대 백문창 교수. 경북대 제공경북대 의과대학 백문창 교수팀은 하버드 의과대학과 공동연구를 통해 세포 아바타로 불리며, 암과 같은 질병의 진단․치료에 효과적인 역할을 하는 엑소좀을 동시에 분리하고 정량할 수 있는 시스템을 개발했다고 30일 경북대는 밝혔다.
엑소좀은 대부분 세포에서 분비되는 100nm 크기의 나노 입자다. 단백질과 RNA를 포함하고 있어 이를 분비한 세포의 성질 및 상태를 대변해 줄 수 있는 아바타(Avatar) 역할을 한다. 이번 시스템은 낮은 농도의 엑소좀으로도 분리․정량이 동시에 가능해 소량의 혈액이나 다양한 세포 유래 배양액으로 암을 진단․치료할 수 있는 기반을 마련하게 됐다.
공동연구팀은 엑소좀의 분리와 정량 방법을 개별 과정이 아닌 하나로 통합해 연구에 바로 사용할 수 있는 시스템을 개발했다. 기존 정수기 필터에 사용되는 필터 방식인 접선 유동 여과(tangential flow filtration) 필터 두 개를 연결해 50~200nm 크기의 엑소좀을 고순도로 분리하고, 분리된 엑소좀을 곧바로 광 산란 방식을 이용해 정량화했다고 연구팀은 밝혔다.
공동연구팀은 이번 연구를 통해 기존 대비 최소 10배 이상의 순도로 엑소좀을 분리하고, 약 20배 이하의 낮은 농도에서 엑소좀의 농도를 정량할 수 있었다.
세포배양 초기 단계부터 엑소좀을 분리 및 정량해 세포의 엑소좀 분비 거동을 자세히 연구할 수 있고, 유방암 쥐 모델로부터 채혈한 소량의 혈액 즉, 혈액 한 방울(50~100 μL) 보다도 적은 양(약 15 μL)으로도 혈액 내 엑소좀 농도 변화와 암세포 관련 엑소좀 단백질 수준의 변화를 모니터링 할 수 있었다고 연구팀은 설명했다.
백문창 교수(경북대 세포기질연구소장)는 "이번 연구 결과는 엑소좀의 분리와 정량을 하나의 시스템으로 통합한 최초의 연구이다. 특히 개발된 시스템은 기존에 검출하지 못했던 낮은 농도의 엑소좀을 분리 및 정량할 수 있기 때문에 세포배양액, 혈액 등 다양한 시료에서 기존에 얻을 수 없었던 새로운 정보를 얻을 수 있다"고 말했다.
한국연구재단의 지원으로 이뤄진 연구 참가자는 교신 저자 백문창 교수, 제1저자 배주현 박사과정생, 공동연구원인 하버드 의과대학의 이학호 교수 등이다. 연구 결과는 국제학술지 저널 오브 익스트라셀률라 베지클스(Journal of Extracellular Vesicles, IF=15.5) 7월호에 게재됐다.