국내 연구팀이 세포의 생존과 사멸을 결정하는 핵심 신호전달체를 규명했다. 

가천대학교 의과대학교 오병철, 김옥희 교수 연구팀은 포스포이노시톨 포스페이트(PIP)가 세포의 생존과 사멸을 결정하는 핵심인자임을 밝혀냈다. PIP를 활용해 탐식세포 특이적 약물전달체 개발의 핵심 작용 기전도 규명해냈다. 

포스포이노시톨 포스페이트(phosphatidylinositol phosphates, PIP)는 인지질의 한 종류다. PI(3)P, PI(4)P, PI(5)P,  PI(3,4)P2, PI(3,5)P2, PI(4,5)P2, PI(3,4,5)P3 등 7종의 PIPs는 세포막, 소포체, 미토콘드리아, 신경섬유를 둘러싸는 수초 등 생체막의 주성분으로 알려져 있다. 뇌와 간에 많이 함유되어 있으며 신경전달이나 효소계의 조절 작용에 중요한 역할을 한다.

탐식세포(Phagocytes)는 세포조직이나 이물질, 미생물, 사멸세포, 유해한 외부 물질 등을 섭식하거나 독소를 분비해 파괴할 수 있는 세포로, 대식세포와 호중구 등이 있다. 인간 면역에서 탐식세포가 장애를 일으키면 빈번한 감염과 염증을 유발하고 만성질환의 원인으로 작용한다. 

사멸 세포는 세포표면에 'eat-me' 신호를 표시해 대식세포나 탐식세포에 의해 인식 및 제거된다. 조직에서 사멸 세포의 신속한 제거는 세포 내 잠재적인 염증반응과 항원 및 DNA에 대한 자가면역반응을 억제하는 것으로 알려져 있다.

현재까지는 세포 내 수 많은 인지질 중 포스파티딜세린(phosphatidylserine, PS)만이 사멸 세포의 표면으로 노출돼 대식세포의 'eat-me'신호로 작용하는 것으로 알려져 있었다. 인지질이란 당지질, 콜레스테롤, 단백질과 함께 생체막의 주요 성분으로 인을 포함하는 지질의 일종이다. 

그런데 이번 연구를 통해 세포 내 다양한 신호전달에 중요한 인지질로 알려진 포스파티딜이노시톨 포스페이트(PI(3,4,5)P3)가 세포사멸시 세포 밖으로 노출되면서 'eat-me'신호로 작용한다는 사실이 밝혀졌다. 세포막 안에서의 PI(3,4,5)P3는 세포의 성장을 촉진하는 신호전달기능을 하고, 세포막 밖으로 노출된 PI(3,4,5)P3는 세포의 사멸을 표시하는 'eat-me' 신호로 작용할 수 있다는 것이다. 

오병철 교수는 “세포의 생존과 사멸이라는 상반된 운명을 결정하는 핵심인자로써 PI(3,4,5)P3의 숨겨진 연결고리를 찾았다”며 “이번 연구 결과가 자가면역질환, 암, 대사질환 연구 등에 새로운 패러다임을 제시할 것으로 기대한다”고 말했다.

 

 

재발성 난소암을 이차 종양 감축수술로 생존율을 향상시킬 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 

국립암센터 임명철 교수 연구팀은 2805명의 재발성 난소암 환자를 대상으로 한 36편의 연구에 대해 메타분석을 시행, 완전 또는 최적 종양절제율이 증가할수록 사망률이 감소하는 것을 확인했다.

또한, 총 4408명의 재발성 난소암 환자를 대상으로 한 57편의 연구에서 여러 변수를 통계적으로 보정한 후 연구 크기를 가중치로 사용한 선형 회귀분석을 진행한 결과, 완전 또는 최적 종양절제율이 10% 증가할수록 생존 기간이 각각 8.97%, 7.04% 증가하는 것으로 나타났다.

연구팀에 따르면, 재발성 난소암은 항암치료 이외에도 표적치료, 면역치료 등이 도입된 이후 수술의 치료 효과에 대해 의견이 분분했다. 최근 신뢰도 높은 3상 무작위 배정 연구결과에서도 재발성 난소암에 대한 수술의 치료효과에 대해 이견이 있었다.

난소암의 표준치료는 수술과 더불어 항암화학 용법을 사용하는 것이다. 적응증에 따라 신생혈관억제제나 파프저해제를 사용할 수 있다. 하지만 약 50~80%의 환자들이 이와 같은 적극적인 치료 후에도 재발을 경험하게 된다. 재발 시 치료 전략에 대해서는 환자의 상태에 따라 의견이 다양하다.

임명철 교수는 “이차 수술로 눈에 보이는 병변을 완전히 절제한 경우, 재발성 난소암의 이후 생존율을 개선시킨다”며 “난소암은 여러 특성을 가진 암세포로 구성된 이질성이 심한 암으로 항암치료와 같은 전신치료의 한계가 있어 완전한 수술적 절제가 중요하다”고 설명했다.  

 

NK세포 활성도가 낮을수록 체내 염증 지표인 백혈구와 호중구수, 급성단백수치가 증가한다는 연구 결과가 나왔다. 

차움 디톡스슬리밍센터 이윤경 교수, 분당차병원 가정의학과 김영상 교수 연구팀은 면역력과 염증과의 관련성을 확인하기 위해 면역력의 지표로 활용되고 있는 NK세포 활성도(NKA, Natural Killer Cell Activity)와 다양한 염증 지표 관련성을 평가했다.

연구팀이 7031명의 성인을 대상으로 분석한 결과, NK세포 활성도가 낮을수록 백혈구와 호중구 수는 급격히 증가한 반면 림프구 수는 서서히 감소한 것으로 나타났다.

또한, 염증 지표인 ESR(적혈구침강속도), CRP(급성단백수치)가 증가했고 호중구 대 림프구의 비율(Neutrophil-to-lymphocyte ratio, NLR) 수치가 증가하는 경향을 보였다.

이런 현상은 NK세포 활성도가 정상 이하(<500pg/mL이하)에서 뚜렷하며, 매우 낮은 군(<100pg/mL이하)에서 더 두드러지게 나타났다. NK세포 활성도가 낮을수록 체내의 염증반응이 높아지는 것으로 풀이된다. 

연구팀은 연구결과의 신뢰도를 높이기 위해 3~6개월간 같은 방법으로 1005명을 추적 검사했다. 1005명의 NK세포 활성도 수치는 추적 후에도 분포 변화가 적었다. 하지만 이전 검사 수치와 비교해 NK세포 활성도가 높아진 경우에는 백혈구와 호중구 및 NLR 수치는 감소했고 림프구 수는 증가했다. NK세포 활성도가 낮아진 경우 이와 상반된 결과를 보이는 것을 확인할 수 있었다.

 

 

일상생활을 괴롭히는 이명(耳鳴)은 인구의 75%가 일생 동안 한 번 정도 경험하는 흔한 질환이다. 그런데 이명을 앓고 있는 노인의 경우 정신건강뿐 아니라 삶의 질에 악영향을 미치는 것으로 나타났다.

연세대 강남세브란스병원 가정의학과 이용제 교수, 차의과대학 가정의학과 박혜민 교수(제 1저자), 세브란스병원 이비인후과 정진세 교수, 원주세브란스기독병원 가정의학과 김종구 교수팀은 노년층의 이명과 정신건강 및 삶의 질의 연관성을 밝힌 연구 결과를 최근 발표했다.

이명은 외부 소리 자극 없이 귓속에서 소음이 들리는 질환으로, 국내 성인 기준 유병률이 20.7%에 달하며 매년 3%씩 증가하고 있다. 이명은 청각뿐 아니라 수면의 질, 집중력 저하, 우울감 등 삶의 질에 큰 영향을 미칠 수 있어 이비인후과적 치료뿐만 아니라, 정신건강 측면도 고려해야 한다.

이에 연구팀은 제6기 국민건강영양조사에 참여한 60세 이상 79세 이하 5129명을 대상으로 이명과 정신건강, 삶의 질 저하 관계를 분석했다. 연구대상군은 이명 정도에 따라 세 그룹(정상, 경도 이명, 심한 만성 이명)으로 분류했다. 정신건강은 우울감, 심리적 고통, 자살 사고 3개 항목을 평가했고, 삶의 질은 EQ-5D 조사표에 따라 운동능력, 자기관리, 일상 활동, 통증 및 불편, 불안 및 우울의 5개 항목으로 분석했다.

그 결과, 심한 만성 이명 그룹은 정상 그룹보다 우울감이 1.7배, 심리적 고통이 1.9배, 자살 사고가 2.5배 높은 것으로 나타났다(p< 0.001).

심한 이명을 앓고 있는 노인은 삶의 질 저하 위험도 역시 현저하게 컸다. 심한 만성 이명 그룹은 정상 그룹과 비교해 운동능력 저하가 1.8배, 자기관리능력 저하가 2.1배, 일상 활동 제한이 2배, 통증 및 불편감이 1.9배, 불안 및 우울감이 2.1배 높았다.

연구를 주도한 이용제 교수는 “이명은 수면의 질 저하로 이어져 생체 리듬이 파괴될 수 있고, 이는 행복호르몬인 세로토닌의 대사에 악영향을 미쳐 호르몬의 불균형을 가져오고 인체 전반에 영향을 준다”며 “노인 이명 자체의 치료뿐 아니라 정신건강과 삶의 질 향상을 고려한 포괄적인 치료를 실시해야 한다”고 강조했다.

 

반데르발스(van der Waals force) 물질은 약하게 층층이 결합된 구조를 가진 물질이다. 그래핀처럼 한 층을 떼어내거나, 다른 종류의 층들을 쌓아 새로운 성질의 물질로 만들기 쉬운 이유다. 최근 국내외 공동 연구진이 이러한 특성을 활용해 다양한 응용이 기대되는 신소재를 개발했다.

한국원자력연구원(원장 박원석) 중성자과학부 김규 박사는 미국 로렌스버클리(Lawrence Berkeley) 국립연구소 황진웅 박사, 모성관 박사 그리고 캘리포니아 대학교(UC Berkeley) 연구팀과 함께 ‘초전도 층상 물질 이리듐-다이텔루라이드(IrTe2)의 단층화’에 세계 최초로 성공했다.

반데르발스 물질은 층층이 결합된 3차원과 단층이 비슷한 구조와 성질을 갖는다고 알려져 있다. 연필심의 주성분인 흑연이 대표적인 예로, 단층 구조인 그래핀으로 분리할 수 있다. 그중 IrTe2는 초전도성과 특이한 구조로 전세계 연구진에게 주목받는 신소재다. 공동 연구진은 세계 최초로 IrTe2 단층 성장에 성공했을 뿐 아니라, 구조가 변하고 전도성이 사라지는 현상을 발견했다.

기판 표면에 분자나 원자를 조사해 박막 결정을 만드는 분자빔증착법(MBE, molecular beam epitaxy)으로 IrTe2를 단층화했다. 반데르발스 구조로 느슨하게 결합된 3차원 결정과 달리, 단층 IrTe2는 서로 강하게 결합된 새로운 양자 형태임을 확인했다.

도체 및 초전도성을 갖는 3차원 결정과 달리 단층 결정은 전기가 통하지 않는 부도체 특성을 지녔다.

연구진은 이론계산과 여러 실험으로 단층 결정의 속성이 달라진 원인까지 밝혀냈다. IrTe2의 성질이 변한 것은 층 사이 활발한 상호작용이 그 원인이다.

 

기존 3차원 결정에서 텔루륨은 맞닿은 다른 층 텔루륨과 전자를 공유한다. 그러나 층 분리로 인해 상호작용이 사라지면 텔루륨은 같은 층 이리듐 원자의 전자를 흡수하고, 전자를 뺏긴 이리듐 원자들은 서로 강하게 결합하는 이합체를 형성한다. 구조가 바뀌면서 물질의 성질도 변하게 된 것이다.

원자력연구원 김규 박사는 이번 연구에서 이론적 방법을 통한 소재물성 예측 및 분석을 주로 담당해 핵심역할을 수행했다.

김규 책임연구원은 “반데르발스 물질의 특이한 양자역학적 성질을 활용하면 신소재 개발 가능성이 무궁무진하다”며, “층간 상호작용을 변화시켜 물질의 성질을 바꾸고 원리를 규명한 이번 경험을 토대로, 앞으로 소자기술 응용 방안을 논의할 수 있을 것”이라고 밝혔다.

 

시퀀스기반의 AI(인공지능) 신약개발전문기업 디어젠(Deargen Inc.)의 AI연구진이 인공지능학회인 AAAI 2022에서 ‘약물후보물질 예측 정확도 향상 모델’에 대한 신기술 개발 성과를 공개했다.

AAAI는 세계 최고권위의 인공지능 학회로, 네이버·카카오등 국내 IT 대기업과 구글, 미국 하버드대학 및 텍사스오스틴대학교등 매년 세계적인 글로벌 AI 선두주자로 꼽히는 기업과 학교가 참석해 인공지능 최신 연구에 대해 발표한다.

디어젠이 이번 AAAI학회에서 공개한 연구는 ‘불확실성 추정’을 강화한 딥러닝 기술이다. ‘불확실성 추정’이란 인공지능이 예측한 결과에 대해 ‘확실하다’, ‘확실하지 않다’라고 구분할 수 있는 기술이다. 이런 ‘불확실성추정’을 할 수 있는 기존의 딥러닝기술들이 있지만, 정확도가 떨어지는 문제가 있었다.

디어젠은 ‘예측정확도’와 ‘불확실성추정’ 두 마리토끼를 잡는데 성공한 연구결과를 발표했다. 디어젠의 새로운 딥러닝 모델은 여러 약물과 화합물의 결합력 예측에서 향상된 정확성과 불확실성 추정 결과를 보여주었다.

한번의 연구에 천문학적인 비용과 시간이 들어가는 신약개발 분야에서 예측결과에 대한 신뢰성은 매우 중요하다. 디어젠이 새롭게 연구한 모델은 신약개발에서 약물활성모델의 정확도를 올려주고, 모델이 예측한 결과를 얼마나 신뢰 할 수 있는지 수치화해 줌으로써 더욱 더 효율적이고 정확한 약물후보물질을 도출하는데 도움을 줄 수 있다.

디어젠측은 “이번 36회 AAAI 2022의 논문 채택률은15%에 불과할 정도로 경쟁이 치열했기 때문에 디어젠의 인공지능 기술력이 세계적으로인정받았다는데 그 의미가 있다”고 평가했다.

 

전신홍반루푸스(이하 루푸스)의 새로운 치료제 개발을 기대할 수 있는 잠재적인 물질로 ‘TIP1 펩타이드’가 새롭게 확인됐다.

루푸스는 우리 몸을 세균이나 바이러스로부터 보호하는 면역세포들이 거꾸로 우리 몸을 공격해 염증을 일으키는 대표적인 자가면역질환이다.

톨유사수용체(Toll-like receptor, TLR)는 외부의 병원균을 인지해 면역반응을 가동시킨다. 우리 몸을 방어하는 데 매우 중요한 물질이지만 톨유사수용체가 과발현하게 되면 면역반응이 과도하게 증가해 오히려 자기 몸을 공격하는 자가면역질환(루푸스 등)을 유발할 수 있다.

아주대병원 류마티스내과 서창희 교수 연구팀은 톨유사수용체의 과발현을 막기 위해 톨유사수용체의 신호전달과정에서 활성화되는 단백질을 억제할 수 있는 물질과 세포내로 잘 전달될 수 있도록 하는 물질을 결합한 TIP1 펩타이드를 개발했다.

연구팀은 TIP1 펩타이드의 톨유사수용체 억제 효과를 확인하기 위해 대표적인 루푸스 동물모델인 MRL/lpr 마우스에 TIP1 펩타이드를 처리했다.

그 결과, 마우스에서 루푸스의 임상증상(피부증상, 임파선 및 비장 종대)과 질환 마커(자가항체, 보체, 소변의 단백뇨 등) 수준이 개선된 것을 확인했다. 또 신장, 비장, 림프절과 같은 주요 조직에서 톨유사수용체 발현과 관련있는 신호전달물질 TLR7&9, MyD88, IRF7 단백질이 감소하면서 염증이 개선됐다.

실제 루푸스 환자에서 TIP1 펩타이드의 효과를 확인하기 위해 루푸스 환자의 말초혈액 단핵구를 배양해 TIP1 펩타이드 처리한 결과, 톨유사수용체 발현 신호전달 단백질과 루푸스 발병에 중요한 역할을 하는 싸이토카인인 인터페론 알파가 감소한 것을 확인했다.

동물모델과 루푸스 환자에서 모두 TIP1 펩타이드가 톨유사수용체의 신호를 억제하여 루푸스의 염증을 개선하는 효과를 얻을 수 있음을 확인한 것이다.

서창희 교수는 “루푸스로 인한 염증의 원인은 매우 다양하다. 이번 연구는 ‘TIP1 펩타이드’가 루푸스에서 염증 개선 효과를 기대할 수 있는 새로운 물질임을 처음 확인했다는 데 의의가 있다”면서 “이 물질이 치료제로 개발되어 루푸스 환자의 치료에 도움이 되기를 기대한다”고 밝혔다.