똘똘한 단백질이 주는 정보, '건강한 100세' 준비

[KBSI분석과학시리즈22]광주센터, 퇴행성질환 재생연구 리드

전 세계적으로 인구 고령화문제가 핫이슈로 떠오르고 있다. 그로 인한 노동생산력 감소, 의료 복지비용 증가 등 다양한 사회문제가 수반되고 있다. 자연발생적, 환경적인 움직임으로 인구노령화비율은 앞으로도 지속적으로 증가할 것으로 예상되며 그로인해 당뇨, 노인성 치매, 관절염, 간질환, 혈관성 뇌졸중 등 다양한 퇴행성 질환이 부각되고 있다.

이제 미래에 노인들이 건강한 삶을 영위하는 것은 사회의 필수 해결과제로 인식되고 있으며, 퇴행성질환로부터 해방되어 건강 100세를 유지하기 위한 다양한 기초연구들이 활발하게 진행되고 있다.

특별 질병을 조기에 진단하기 위해서는 똘똘한 바이오마커(Biomarker :생체표지물질)이 있어야 한다. 아주 적은 양의 단백질 마커를 통해 질병의 조기 진단이 가능하고 이를 통해 건강한 삶을 계획할 수 있게 됐다. 다양한 질병진단에 가장 핵심적인 정보를 주는 주인공이 바로 단백질이다. 단백질은 세포나 조직이 만들어내는 중요한 연구대상이며 연구자들에게 최종적인 정보를 제시하는 똑똑한 바이오마커다.

단백질의 양이 왜 높아졌는지, 어떤 모양을 하고 있는지, 어떤 단백질이 얼마나 더 양이 많이 나오는지, 단백질의 모양이 어떻게 바뀌는지 등을 감지하고 정상 샘플 과 그렇지 않는 샘플간의 단백질 양을 비교하는 상대정량을 통해 특정 질병을 진단할 수 있다. 지금까지 특정 유전자가 하는 역할은 다양한 연구를 통해 많이 알려져 왔지만 단백질이 어떻게 어떤 영향을 미치는지는 사실 잘 알려져 있지 않았다.

또한 단백질을 정확하게 정량하는 것도 쉬운 일이 아니다. 고감도의 단백질 상대정량이 퇴행성질환물질개발과 신약개발 등에 중요한 역할을 하고 있지만 이를 위해서는 고감도 분석장비가 꼭 필요하다. 연구자들은 매우 민감한 LC-MASS분석장비를 활용, 단백질레벨에서 상대정량값을 분석한다.

한국기초과학지원연구원(KBSI·원장 박준택)광주센터는 퇴행성질환 재생연구에 관련된 장비구축을 통해 관련 분야의 활발한 연구활동을 지원하고 노화연구 관련 소재를 공급하는 등 전문연구 역량강화와 다양한 관련질환 연구지원, 공동연구수행을 위한 기반을 구축하고 있다.

단백질분석과 저분자량대사체분석, 당분석등의 기초연구를 통해 퇴행성관절염치료제와 암 치료물질 등을 개발하고 있으며 이들의 전이과정과 메카니즘을 밝히기 위해 연구에 매진하고 있다. LC-NMR-MS, 공초점주사현미경시스템, LC-MASS와 올해 7월 완공되는 고령동물 청정생육실 등의 기초연구장비 제공과 당뇨, 노인성치매, 관절염, 간질환, 혈관성 뇌졸증 등의 분야에 대한 학연 공동연구를 통해 퇴행성질환 재생의 기초인프라를 든든하게 제공하고 있다.

구조를 먼저 밝히는 것은 모든 연구의 출발선상이다. LC-NMR-MS는 약물대사체와 천연물에서 활성화되는 기초물질들의 화학구조를 밝히는 스크리닝 작업에 활용된다. 구조를 알아야 새로운 물질을 발견할 수 있고 합성할 수도 있다.

레이저공초점주사현미경은 세포나 조직단위의 생명현상을 이미지화해서 영상으로 볼 수 있는 국내 유일한 장비로 기초연 광주센터에서 암치료제 개발에 톡톡한 역할을 하고 있다. 이 현미경은 세포나 조직내의 단백질, 작은 분자의 위치 등을 형광표지인자를 통해 확인할 수 있으며 이는 살아 있는 세포에서의 다양한 단백질들의 기능적 특성 및 ROS, 칼슘 등 세포내 필수 이온들의 생명현상들을 규명하는데 있어 중요한 도구로 나노와 바이오분야에 활용도가 매우 높다.

올해 하반기에 완공되는 고령동물 청정생육실을 통해서는 국내에서 다양하게 노화로 인한 질병연구를 하고 있는 연구자들에게 필요한 노화동물시료를 제공하는 중요한 역할도 맡게 된다.

장수 및 노화연구에서 고령동물은 노화연구모델 및 질병치료의 모형을 제공하는 중요한 생물소재임에도 육성기술과 상업성 문제들로 인한 위험부담으로 보급이 매우 어렵다. 고령동물이 있어야만 가능한 노화세포단위의 실험이 없이는 정확한 데이터를 얻기 어려운 것.

국내 최초로 국제적 수준의 전문적 노화연구를 위한 생물소재의 공급을 통해 국내노화 및 장수관련 연구기관과 연구자들에게 큰 도움이 될 것이라는 전망이다.