엑소좀, 진단 및 질병 치료에 혁신 가져올 것
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엑소좀(exosome)은 단백질과 DNA, RNA, 여러 대사산물을 옮길 수 있는 세포에서 분비되는 작은 구형의 지질입자다. 엑소좀은 질병에 걸린 조직과 건강한 조직 모두에서 분비되기 때문에 진단법의 기준을 세울 수 있다.
또한 엑소좀은 혈액뇌 장벽을 넘을 수 있으며, 현재까지 어떤 치료법도 발견되지 못한 여러 가지 신경질환을 포함해 다양한 질병 치료에 필요한 잠재력을 가지고 있다.
엑소좀이란?
엑소좀은 소낭으로 알려진 속이 빈 지방소립으로써 DNA와 RNA, 단백질, 대사산물 등을 옮길 수 있다. 엑소좀의 크기는 30~100나노미터인 나노입자며, 세포가 세포 밖 또는 세포외 공간으로 배출한다.
이 세포외 공간에는 혈액과 소변, 연구원들이 실험실에서 세포를 배양하기 위해 사용하는 용액도 포함된다. 엑소좀은 진단법 및 치료에 사용할 수 있는 잠재력을 가지고 있기 때문에 많은 관심을 모으고 있다.
엑소좀은 세포에서 분비되는 것 외에 체액에도 존재하며, 원세포에 들어있는 여러 가지 요소를 가지고 있어 진단법에 유용하다. 이는 체내에서 감지하기 어려운 부위에 위치한 질병 인자가 엑소좀 분비 시, 혈액이나 체액에 포함된 특정 질병의 엑소좀 감지가 가능함을 의미한다.
췌장암 진단에 사용되는 엑소좀
췌장암은 감지하기 어려운 질병 중 하나다. 췌장은 주변 맥관 구조와 조직이 손상을 입기 쉽기 때문에 조직 검사나 수술이 어려운 부위다. 특히 치명적인 암으로 꼽히며, 5년 생존 확률이 8% 미만이다.
췌장암을 진단 받기 전에 암 진행 상태가 진전됐다면, 수술도 불가능하다. 따라서 전이되기 전, 조기에 췌장암을 진단할 수 있는 진단 테스트를 개발해야 한다. 또, 현재 개발 중인 진단 테스트 중 하나가 엑소좀을 활용하는 것이다.
캘리포니아대학 연구진은 현재 엑소좀을 기반으로 한 췌장암 조기 진단 테스트를 개발하고 있다.
현재 이 테스트는 개념 입증 단계에 있으며, 췌장암 환자 혈액을 검사해 한 시간 이내 췌장암 확인을 목표로 하고 있다.
이 테스트는 특히 췌장암과 관련된 단백질 글리시판-1 및 CD63을 가진 엑소좀 감지를 기반으로 한다. 혈액 테스트 또는 체액 검사의 장점은 전체 조직검사나 수술이 필요하지 않다는 것이다.
또한 채혈을 포함한 일상적인 검사에도 적용할 수 있다. 최신식 엑소좀 분리 방법으로 빠른 진단이 가능해졌으며, 이는 혈액에서 바로 실행할 수 있기 때문에 특별한 절차가 불필요하다.
마이크로칩을 사용하는 이 테스트는 혈액에 들어있는 엑소좀을 끌어내 전류를 사용, 칩 표면에 부착된 전극으로 유도한다. 이때 필요 없는 혈액 요소는 씻어낸다. 글립시판-1과 CD63을 표적으로 한 형광표지항체만 칩에 사용하며, 현미경을 사용해 확인한다.
밝은 형광칩은 환자 혈액에 췌장암 혹은 유사한 유형의 암에서 유도한 엑소좀이 들어있다는 의미다. 따라서 주치의들은 이 같은 정보를 근거로 추가 조사를 실시할 수 있다.
이 마이크로칩은 사용 승인을 받기 전 대규모 임상 시험을 진행할 예정이다. ‘바이올로지컬 다이나믹스’사가 이 진단 마이크로칩 개발 책임을 맡고 있다.
엑소좀의 치료제 기능
한편, 엑소좀은 질병을 감지할 수 있을 뿐만 아니라 저장고 기능도 가지고 있기 때문에 치료제의 전달수단 잠재력도 있다. 고객의 중간엽 줄기세포를 보관하는 셀텍스(Celltex)사는 텍사스A&M대학에 속한 엑소좀 지적 재산권을 보유하고 있다.
다윈 프록콥 교수와 애쇽 셰티 교수가 이끈 양 기관은 협업을 시작했다. 연구진들은 중간엽 줄기세포에서 유도한 엑소좀 치료제 개발을 계획하고 있다. 이들의 목표는 엑소좀을 기반으로 한 알츠하이머 치료다.
현재 연구진들 사이에서는 알츠하이머 진행에서 염증 원인에 대한 관심이 늘어나고 있다. 한편 줄기 세포는 항염증 특성을 가졌으며, 엑소좀은 여러 약물이 할 수 없는 혈액뇌 장벽을 드나들 수 있는 기능을 가지고 있다.
따라서 연구진들은 줄기세포의 항염증 특성과 혈액뇌 장벽을 넘을 수 있는 엑소좀을 결합해 치료법을 개선하기를 바라고 있다. 그들은 이 방법으로 알츠하이머 관련 염증을 개선할 것이라고 전망한다. 현재 이 새로운 치료법이 알츠하이머의 진행을 호전시킬 수 있을지 여부를 테스트하고 있다.