고려대, 일산화질소 활용해 종양세포 표적·제거하는 전기화학 플랫폼 개발

고려대학교는 화학과 진경석, 김준곤, 스테판 링게 교수 공동 연구팀이 일산화질소(NO)를 이용해 종양 세포를 정확히 표적으로 삼는 전기화학 플랫폼을 개발했다고 1일 밝혔다.

NO는 인체의 신경전달 물질 중 하나로, 세포막을 통과해 체내 다양한 생물학적 시스템과 상호 작용하는 특징이 있다. 특히 암세포 내부 농도에 따라 종양의 발생을 촉진하기도 하지만, 우수한 항암효과를 보이는 물질이다.

다만 NO는 효과 범위 측정이 어렵고 빠르게 분해되는 성질 때문에 종양 세포 치료 연구에 활용하기 어려웠다. 이에 기존 연구는 화학적 기법으로 기체를 이용해 공간적 변화를 측정했다. 그러나 해당 요소의 미세 조절이 힘들어 연구의 정확성이 떨어지는 한계가 있었다.

연구진은 이를 해결하고자 철 산화물 기반의 질산염 환원용 균일 나노 촉매를 연구진이 개발한 전기화학 플랫폼에 적용했다. 실험 결과를 기반으로 세포 수송 시뮬레이션, 세포 생존율 실험을 진행해 질산염의 전기화학적 환원을 통한 NO의 생성이 종양세포에 미치는 영향을 규명했다.

또한 연구 자료를 통해 NO의 유효 범위, 생성량(시간당 NO 생산 농도), 전기화학 반응시간 등의 중요한 매개 변수 변화가 종양 세포 사멸에 결정적인 역할을 할 가능성을 발견했다. 이에 연구진은 NO 농도를 조절해 종양세포를 정확히 표적으로 삼아 없앨 수 있는 전기화학 플랫폼 'ESCoRT'를 제작했다. ESCoRT를 활용하면 NO의 발생 플럭스, 전해 시간, 유효거리(전극과 세포 간 거리) 조절을 확인할 수 있어 종양 세포 반응 연구와 치료에 큰 도움이 될 것으로 기대된다.

이번 연구 결과는 세계 최정상급 화학 학술지인 독일 화학회지 '안게반테 케미 인터내셔널 에디션'에 지난달 26일 온라인 게재됐다. 김 교수와 진 교수, 스테판 교수가 교신저자, 원찬주··김소진·곽동빈 석박통합과정생이 공동 제1저자로 각각 참여했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부, 한국연구재단, 한국전력공사, 동그라미 재단의 지원을 받아 진행됐다.