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제브라피시, 소아암 신경아세포종 연구에 희망될까?
등록일 : 2018-07-31 14:11 | 최종 승인 : 2018-07-31 14:11
김성은
▲형광성 어류(출처=셔터스톡)

[메디컬리포트=김성은 기자] 10세 미만의 영유아와 소아에게 가장 흔하게 발병하는 암인 신경아세포종의 원인을 연구하기 위해 형광성 어종, 즉 제브라피시가 주목받고 있다.

신경아세포종이란 무엇인가?

신경아세포종(neuroblastoma)은 영아와 5세 이상 어린 소아가 주로 걸리는 질환이다. 기본적인 신경아세포종은 복부, 특히 부신에서 발병하고, 복부가 팽창하게 된다.

미국에서만 해마다 700명의 영유아가 신경아세포종에 걸리고 있다. 주로 백인에게서 발병하며, 여아보다는 남아 발병률이 높다. 상염색체 우성 패턴으로 유전되는 질환이다.

이 질환에 걸린 아이들은 특별한 증상이 없어 보이기도 하지만, 일부는 설명할 수 없는 열이 나거나 체중이 감소하고, 신경성 식욕 부진증이 나타나며 쇠약해진다. 병원 의료진이 주로 내리는 진단은 복부 정중선에서 나타나는 복부 종괴다.

하지만 신경아세포종 환자의 절반가량은 전이될 수 있다는 사실에 주목해야 한다. 선천적으로 전이성 신경아세포종을 가지고 태어난 아이는 '블루베리 머핀 아이'라고 불린다.

신경아세포종 1, 2단계의 유일한 치료법은 수술이다. 신경아세포종이 진행된 환자는 다중 제제를 사용하는 화학요법을 받는다.

신경관 세포 연구

텍사스에 위치한 암예방연구협회(CPRIT)의 로사 유라이브 박사는 일리노이 대학과 캘리포니아공과대학 연구진과 함께 형질전환 어류를 만들었다.

제브라피시는 SOX10 유전자의 행동을 기반으로 여러 색으로 밝게 빛나는 형광성 태그를 생성한다. 유전자는 신경관 세포에서 활성화된다. 즉, 멜라닌 생성세포와 민무늬근 조직, 신경 세포 같은 다양한 세포 계통에서 발생하는 것이다.

유라이브 박사는 저속촬영 영상으로 녹색 신경관 세포의 움직임을 추적했다. 신경관 세포는 신경아세포종의 원점으로, 신경아세포종 환자의 신경관 세포는 악성 및 미분화 상태로 변하게 된다. 일련의 발병 사건들과 관련된 인자들은 아직 확실하게 밝혀진 것은 없다. 다만 유라이브 박사는 신종 어류 계통으로 신경아세포종과 관련된 실마리를 찾을 수 있다고 전망하고 있다.

암 치료에 중요한 SOX 단백질

▲제브라피시(출처=셔터스톡)

유라이브 박사는 "수많은 세포가 변화하는 것을 볼 수 있다. 그중 일부는 나누어지기도 하고 녹색으로 변한다"고 말했다. 그는 현재 세포 분화를 중단할 방법을 찾고 있다. SOX10은 조직 형성 및 기관 발달에 중요한 역할을 하는 유전자에 속한다. SOX 단백질은 배아가 성장할 때 빠른 세포 분화를 조절한다.

활성화된 동일한 SOX 단백질도 암세포에서 볼 수 있다. 연구진이 신경관 세포에서 SOX10의 '작동 중단 버튼'을 찾을 수만 있다면, SOX가 근본적인 역할을 하는 암의 신종 치료법을 개발할 수 있다.

유라이브 박사는 "신경관 세포는 중추신경계의 초기 단계에서 형성되는 줄기세포로 다른 중요한 유전자 외에 SOX10을 발현하고 있다"고 설명했다. 유라이브 박사와 연구진은 배아 발달 단계에서 신경관 세포를 조사하기 위해, 수백 개의 수조에 증식성 어류를 채우고 매일 수조에서 배아를 꺼내 실험실에서 관찰했다.

제브라피시로 신경관 세포 작용 연구

제브라피시가 연구에서 사용되는 여러 가지 이유가 있다. 제브라피시는 SOX를 비롯해 사람과 동일한 역할을 하는 수많은 유전자가 있다. 매우 빠르게 성장하고 투명해서 내장기관에서 벌어지는 일을 연구하기 쉽다는 장점이 있어 지난 수십 년간 생물학자들은 제브라피시를 모델 유기체로 연구해왔다.

유라이브 박사는 신경관 세포도 암과 관련된 작용을 한다고 설명했다. 신경관 세포는 상피세포에서 간엽세포(EMT)로 변하며, 분해되어 배아의 다양한 위치로 이동한다.

EMT는 세포를 원래 상태로 돌아가게 하거나 줄기세포로 변하게 만들어 배아 발달에 중요한 역할을 한다. 이러한 변화로 인해 상피세포는 간엽세포의 운동성과 침습성을 얻는다. 연구진은 여러 전이성 암이 이런 종류의 유전적 특성이 있다고 지적했다. 즉, EMT는 여러 암세포를 분해하고 전이되게 만들며 다른 기관에 영향을 미치는 일종의 스위치와 같다.

연구진은 신경관 세포를 연구하기 위해 새로운 세포계를 사용하고, 다른 종류의 유전자에 다른 색의 태그를 사용할 것이라고 밝혔다. 그리고 유기체에서 발생하는 여러 사건을 연구하기 위해 유전자들을 짜 맞출 것이라고 덧붙였다.

유라이브 박사의 연구실에는 최신식 연구 도구가 가득하다. 그는 "저속 촬영 이미지는 개별 세포를 몇 시간 동안 추적할 수 있는 소프트웨어다. 우리는 하나의 세포 또는 세포군에서 각도 및 궤도, 경로 등을 확인해 양적 데이터를 얻을 수 있었다"고 말했다.

[메디컬리포트=김성은 기자]

[메디컬리포트=김성은 기자]

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