한국기초과학지원연구원은 김정아 박사팀과 인천대이원종 교수팀이 공동으로 뇌암의 성장과 치료에 있어 중요한 역할을 하는 미세아교세포의 면역활성 조절과 이를 촉진하기 위한 약물 개발에 활용할 수 있는 약효평가 플랫폼 개발에 성공했다.
 
이번 연구결과는 암세포 자체에 초점을 맞추기보다는 암과 상호작용하는 환경 내에서 하나의 약물로 다양한 유형의 세포를 동시 조절하여 미세아교세포의 면역항암 치료환경을 개선하는 것으로, 뇌암 치료의 새 지평을 열었다.

연구팀은 뇌암세포와 미세아교세포의 상호작용을 조절할 수 있는 주요 인자로 우리 몸의 유전자 발현을 조절하는 microRNA를 세포외소포체 안에 탑재하는 방식으로 약물을 제조하였다.

세포외소포체는 microRNA를 몸안의 원하는 곳에 안전하게 실어나를 수 있는 운반체로서, 약물의 유입이 어려운 뇌혈관장벽까지 통과시킬 수 있는 유용한 약물 전달체이다.
 
특히, 많은 종류의 microRNA 중에서도 microRNA-124가 뇌암의 진행을 조절하는 중요한 역할을 할 수 있음을 확인했다. microRNA-124는 교모세포종에서 암의 성장, 이동, 전이를 억제하는 능력과 함께, 암의 성장을 돕는 미세아교세포의 활성을 막아내는 역할도 한다.
 
연구팀이 제조한 약물의 효능은 단일세포 차원이 아닌 뇌암과 미세아교세포가 함께 상호작용을 하는 뇌의 환경을 모사하여 만든 3차원 세포칩 안에서 검증되었다.

실제 종양환경과 기능과 특징이 유사한 3차원 환경에서 세포를 배양하여 약물후보물질의 독성과 효능을 평가한다는 점에서 정확도가 높은 장점이 있다.
 
이러한 플랫폼 개발을 통해 배양된 세포들의 모양과 이동을 관찰·분석할 수 있고, 약물의 효능이 잘 발휘되는지 실시간 확인이 가능하다. 또한, 세포들간 상호작용을 통해 나타나는 면역항암 치료세포의 활성도를 예측할 수 있었다.

김정아 박사 연구팀은 3차원 세포칩을 통해 실제 뇌환경을 모사한 플랫폼 개발 및 약물효능 평가를 진행했으며, 인천대 이원종 교수 연구팀은 뇌암과 미세아교세포의 상호작용 환경 조절을 위한 세포외소포체 약물 개발에 참여했다.

김정아 박사는 “실제 뇌암의 진행과 치료에 있어 미세아교세포의 역할이 매우 크며, 암과 함께 상호작용하는 환경을 조절함으로써 면역활성을 높이고 정확한 약효평가를 할 수 있는 생체모사 플랫폼 개발은 매우 중요하다”면서 “후속연구로 대량의 이미징 데이타를 높은 효율로 분석할 수 있는 인공지능기반 이미징 분석법도 개발 중이다”고 밝혔다.
 
이번 연구는 의약학 분야의 세계적 권위의 학술지인 Theranostics 온라인판에 최근 표지논문으로 선정되었다.