현택환 서울대 공과대학(학장 강태진) 화학생물공학부 교수<사진> 연구팀이 기존 MRI조영제보다 효과가 월등한 조영제를 개발했다.

서울대는 “현 교수와 서울대병원 문우경 교수, 박경수 교수 연구팀이 ‘강자성 산화철 나노입자를 이용한 단일 세포 수준에서의 정밀영상화와 이식된 췌도 세포의 장기간 영상화’에 성공했다”고 31일 밝혔다.

현재 생체 적합성이 높은 산화철 나노입자가 조영제로 사용되고 있지만, 더욱 향상된 조영 효과를 얻기 위해서는 자기적 성질이 기존보다 월등히 우수한 나노입자가 필요하다. 실제 자연계에서 지구 자기장을 따라 이동하는 자성 박테리아 내부에는 산화철이 가장 강한 자기적 성질을 갖는 40~120nm 사이의 나노입자(마그네토좀, magnetosome)가 발견되고 있지만, 실제 응용이 가능하도록 인공적으로 합성하지는 못하고 있다.

현 교수팀은 강자성 산화철 나노입자(ferrimagnetic iron oxide nanoparticle,FION)를 합성·조영제로 활용해 MRI 영상에서 단일 세포까지 영상화 할 수 있으며, 이식된 췌도의 기능을 실시간으로 알 수 있다는 사실을 쥐와 돼지 동물실험을 통해 입증했다. 강자성 산화철 나노입자 합성방법과 세포조영용 MRI조영제 응용을 2008년 12월과 2009년 12월에 2 건의 특허로 출원했다.

산화철이 나타낼 수 있는 최대의 자기적 성질을 갖고 있는 FION은 기존의 상용화된 조영제에 비해 3배 이상의 조영효과를 갖고 있으며, 최근 발표된 다른 T2 조영제에 비해 나노입자 한 개 당 조영효과가 훨씬 우수했다. 체내에 독성을 갖는 망간이나 코발트 이온 등을 포함하지 않아 실제 임상에서 적용 가능성도 매우 높다 할 수 있다.

FION은 줄기세포, 췌도 등 다양한 세포를 표지 할 수 있을 뿐만 아니라, 단일 세포 수준까지 정밀하게 정확히 영상화 할 수 있다. 세포는 생명현상의 기본 단위로, 암세포의 전이 등 체내에서 일어나는 복잡한 생명현상을 규명하는 중요한 도구가 될 것으로 기대되며, 최근 활발하게 연구되는 줄기세포 등 세포 치료의 실제 임상 적용에도 크게 기여할 수 있을 것으로 보인다.

연구책임자인 현 교수는 “이번 연구결과는 복잡한 생명 현상을 세포 수준에서 영상화 할 수 있는 기술로써 이식된 세포를 영상화 하여 세포치료 등에 MRI의 활용 폭을 높였다는데 큰 의미가 있다”고 밝혔다.

이번 연구결과는 나노분야의 권위있는 저널인<미국립과학원 회보 (PNAS)> 논문으로 31일 웹에 게재됐다.