B세포가 성숙할수록 SLC35C2 유전자 발현량이 증가하게 되고, 이에 의존적인 CDyB의 염색은 발현량에 비례해서 강해진다. 즉 B세포가 성숙할수록 CDyB의 신호가 증가하는 양상을 보이게 된다.[IBS 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 기초과학연구원(IBS) 복잡계 자기조립 연구단 장영태 부연구단장(포스텍 화학과 교수) 연구팀은 B세포(면역세포)를 식별할 수 있는 새로운 형광분자 ‘CDyB’를 개발했다. B세포만 형광색으로 칠해 반짝이게 하는 요인이 B세포에 존재하는 수송체 단백질인 ‘SLC35C2’에 있음을 밝혀내고 B세포가 성숙할수록 해당 수송체의 유전자 발현량이 증가하고 이에 따라 CDyB의 염색이 진해진다는 사실을 발견했다. 향후 면역 세포 연구 및 질병 진단에 활용될 것으로 기대된다.

최근 코로나19의 전 세계적인 유행으로 인해 백신에 대한 관심이 높아졌다. 백신은 인위적으로 특정 병원균에 대한 면역 획득을 유도하는 방법으로, 특정 병원균에 대한 항체 생성을 유도한다. 백신에 의한 면역 획득 과정에서 핵심적인 역할을 하는 면역 세포 중 하나가 B세포이다. B세포는 항체를 생성하는 능력을 지녀 외부로부터 침입해온 병원균들을 무력화시키는 역할을 한다. 그 중요성에도 불구하고, B세포와 같은 면역 세포를 살아있는 상태로 관찰·연구할 수 있는 기법이 부족한 상황이다.

특히 면역치료 및 세포의 이상을 조기에 파악하려면 B세포와 T세포 B세포는 바이러스, 세균 등 외부 항원이 들어왔을 때 항체를 분비하여 항원을 저해하는 역할을, T세포는 항원이 들어왔을 때 사이토카인(cytokine)과 같은 특정 물질을 분비하거나 병원체에 감염된 세포들을 죽이는 역할을 한다.

구분이 필수적이지만, 생김새와 크기가 비슷해 구분이 쉽지 않다. 일반적으로 항체를 이용하는 면역염색법으로 구분하지만 항체가 크기 때문에 세포막 투과율이 떨어져 세포를 고정하거나 구멍을 내는 투과화 과정이 필수적이다. 이에 살아있는 상태에서 세포를 관찰하기 어려웠다. 또 경우에 따라 여러 종류의 항체 조합이 필요한 데 항체가격이 비싸 연구의 진입장벽을 높이는 한계가 있었다.

연구진은 이러한 한계를 극복하고자 투과성이 높고 상대적으로 경제성이 높은 저분자 형광 화합물들을 활용하여 B세포만 선택적으로 염색하는 형광분자를 개발했다. CDyB는 추가적인 처리 없이 B세포를 선택적으로 염색할 수 있어 전처리 과정으로 인해 죽은 세포만 관찰할 수 있던 기존의 한계를 극복했다.

장영태 기초과학연구원(IBS) 복잡계 자기조립 연구단 부연구단장(포스텍 화학과 교수).[IBS 제공]

형광분자 CDyB는 B세포의 생체마커와의 교차검증을 통해서 B세포만 선택해서 염색할 수 있음을 확인, 유전자 편집기술을 통해 B세포 내 존재하는 수송체 단백질 ‘SLC35C2’가 없으면 식별하지 못하는 것을 확인했다. 최종적으로 CDyB는 수송체 단백질의 기질로 작용하는 ‘수송체 의존적인 선택성 기전’을 통해 작용함을 확인했다. 나아가 B세포가 성숙할수록 CDyB의 염색 정도가 강해지는 현상도 알아냈다. B세포 발달 정도와 표적 단백질의 발현이 서로 비례관계임을 유전자 증폭 기술로 밝혔다.

장영태 부연구단장은 “연구진이 보유한 독자적인 형광화합물 연구 플랫폼을 활용하여 다양한 세포군으로 연구의 영역을 넓혀 나갈 것”이라고 말했다.

이번 연구성과는 종합화학 분야 국제학술지 ‘앙게반테 케미’ 7월 5일 온라인 게재됐다.