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[먹을까? 말까?(105)] 해삼, 암 확산 억제 가능성⋯'해삼 유래 당질' 주목
- 심해 바닥을 청소하는 생물로 알려진 해삼이 암세포 확산을 늦출 수 있는 생리활성 물질의 보고로 주목받고 있다. 최근 미국 미시시피대학(UM)과 조지타운대학 공동 연구진은 해삼에서 추출한 당질이 암 성장에 관여하는 효소를 억제할 수 있다는 연구 결과를 발표했다고 어스닷컴이 12일(현지시간) 보도했다. 미시시피대학에 따르면 연구팀은 플로리다해삼(Holothuria floridana)에서 얻은 '푸코실화 콘드로이틴 설페이트(fucosylated chondroitin sulfate)'라는 복합 당질에 주목했다. 이 성분은 암세포의 전이를 유도하는 것으로 알려진 Sulf-2 효소의 활성을 저해하는 것으로 나타났다. 특히 이번 실험은 생체 실험과 컴퓨터 모델링 결과가 일치해 신뢰도를 높였다는 평가다. Sulf-2는 암세포가 세포 외 기질을 조작해 스스로를 보호하고 전이를 촉진하는 과정에서 중요한 역할을 하는 효소다. 공동저자인 미시시피대학 의약화학과 로버트 도어크센 교수는 "시뮬레이션 결과와 실험 데이터가 정합적이어서 이 물질의 효능에 대한 확신을 높였다"고 말했다. 이번 연구의 주저자인 UM 생물분자과학과 4학년 박사과정생인 마르와 패러그는 "해양 생물은 육지 척추동물에서는 흔히 발견되지 않거나 보기 드문 독특한 구조를 가진 화합물을 생성한다"고 말했다. 그는 이어 "해삼의 당 화합물은 독특하다. 다른 생물에서는 흔히 발견되지 않죠. 그래서 연구할 가치가 있다"고 덧붙였다. 이번 연구에서 주목할 점은 기존 Sulf-2 억제제와 달리 해삼 당질은 혈액응고에 부정적인 영향을 주지 않는다는 사실이다. 공동 연구자인 약리학 교수 조슈아 샤프는 "암 치료제 가운데는 항응고 작용이 있어 출혈 위험이 큰 경우가 많다"며 "이번 해삼 유래 물질은 그 같은 부작용이 관찰되지 않았다"고 설명했다. 해삼은 동남아시아를 중심으로 식재료 및 민간약으로 활용돼 온 생물이다. 단백질, 콜라겐, 비타민, 당질 등 다양한 생리활성 물질을 함유하고 있으며, 해저의 유기물을 걸러내는 과정에서 해양 생태계 유지에도 기여한다. 이러한 해삼의 특성은 육상 동물 유래 물질보다 바이러스 오염 위험이 적고, 보다 청정한 약물 원료로서의 가능성을 제시한다. 다만 해삼 자원은 무한정하지 않다. 연구진은 "현재 상태로는 해삼을 대량 채취해 약물로 활용하기엔 비현실적이며, 자원의 고갈을 초래할 수도 있다"며 "화학적 합성 경로를 확보해야 상용화가 가능할 것"이라고 밝혔다. 이에 따라 향후 인공 합성 또는 해양 생물 유래 생합성 플랫폼 개발이 중요한 과제가 될 전망이다. 이번 연구는 암세포의 외막을 구성하는 당질(Glycan) 구조를 조절하는 효소에 주목해 해양 생물 유래 물질로 이를 제어하려는 시도다. 연구를 주도한 마르와 패러그 박사과정생은 “해양 생물에서 유래한 물질은 육상 생물에선 발견되지 않는 독특한 구조를 지녀 신약 개발의 가능성을 넓힌다”고 강조했다. 이 연구 결과는 학술지 '당생물학(Glycobiology·글리코바이올로지)'에 게재됐다. 보조 저자인 비토르 포민 교수는 "질병은 단일 전공으로 해결할 수 없다"며 "이번 연구는 생화학, 약리학, 계산생물학, 해양과학의 통합적 협력이 이룬 성과"라고 밝혔다. 보잘것없어 보이는 심해 생물이 전 세계 수억 명의 생명을 위협하는 암 치료에 돌파구가 될 가능성이 제시된 가운데, 향후 동물실험과 임상단계에서의 검증이 이어질지 학계와 산업계의 이목이 집중되고 있다.
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- IT/바이오
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[먹을까? 말까?(105)] 해삼, 암 확산 억제 가능성⋯'해삼 유래 당질' 주목
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美 스탠퍼드대 "불가사리는 머리가 다섯 개"
- 인기 애니메이션 '네모바지 스펀지밥' 주인공의 둘도 없는 친구는 뚱이다. 애니메이션에서 뚱이는 머리, 팔, 다리 등이 다 갖춰진 완벽한 인격체로 등장하지만 태생은 불가사리다. 그런데 불가사리 뚱이의 머리가 하나가 아닌 다섯 개라는 다소 충격적인 사실이 밝혀졌다. 일본 과학전문지 나졸로지(nazology)는 불가사리 몸의 대부분은 '머리'와 관련된 유전자로 이뤄졌다는 미국 스탠퍼드 대학(SU)의 최신 연구 결과를 보도했다. 이 연구 결과에 따르면, 불가사리는 머리가 다섯 개로 나눠진 존재로 '걷는 머리'라는 것이 증명됐다. 불가사리는 성게, 해삼, 갯나리 등과 함께 '극피동물' 그룹에 속한다. 불가사리 유생은 수컷과 암컷의 체외 수정으로 생성된 수정란에서 발생하여 1~2개월을 바다에서 부유하는 시기를 거친다. 발생 초기에는 불가사리의 몸 구조가 일반적인 동물과 같이 좌우 대칭을 이루지만, 해저에 정착하여 성장하면서 독특한 별 모양으로 변모한다. 이러한 5개의 동일한 부분이 중심에서 방사형으로 퍼져 나가는 구조를 '5방사상(pentaradial)' 형태라고 한다. 불가사리가 초기의 '좌우상칭' 구조에서 '5방사상' 구조로 변화하는 과정은 수세기에 걸쳐 생물학의 미해결 수수께끼로 남아 있다. 또한, 불가사리의 5개 기관을 '팔'로 봐야 하는지, 또는 '머리'가 어디에 위치하는지에 대해서도 정확한 이해는 아직 명확하지 않다. 스탠퍼드대 연구팀은 첨단 과학 기술을 활용하여 불가사리의 유전자 발현을 3D 맵으로 작성함으로써, 팔이나 머리와 같은 신체 부위의 발달에 관련된 유전자가 불가사리의 몸 어느 부분에 위치하는지 조사했다. 이 연구에는 신체 부위의 발달과 관련된 유전자 마커가 사용됐다. 유전자 마커는 특정 유전자가 어떤 신체 부위의 형성에 관여하는지를 나타내는 지표로, 예를 들어 '머리는 〇〇유전자에 의해', '팔은 △△유전자에 의해 형성된다'는 식으로 이해될 수 있다. 이 연구를 통해 포유류, 조류, 어류, 곤충, 그리고 선충에 이르는 다양한 생물군에서 발견되는 공통적인 유전자 마커가 무엇인지 파악할 수 있다. 즉, 다른 동물들의 유전자 마커를 분석하고 불가사리와 비교함으로써, 불가사리에서 머리와 팔의 정확한 위치를 확인하는 것이 가능하다. 이번 연구는 '파토리아 미니아타(Patiria Miniata)'라는 종류의 불가사리를 대상으로 진행했다. 연구팀은 먼저 불가사리의 다양한 부위에서 얇게 절삭한 조직 샘플을 채취하고, 이를 기반으로 불가사리의 몸을 3D 모델로 재구성했다. 이 3D 모델은 각각의 색상으로 골격(회색), 소화기관(황색), 신경계(파란색), 근육(적색), 수관계(보라색)를 나타낸다. 이후 연구팀은 불가사리의 신체 각 부위에서 어떤 유전자 마커가 발현되는지를 매핑했다. 그 결과, 이전까지 '팔'이라고 여겨졌던 5개의 부위가 실제로는 '머리'라는 사실이 밝혀졌다. 즉, 불가사리의 몸은 대부분 머리와 관련된 유전자를 발현하고 있으며, 머리가 다섯 부분으로 나뉘어 있는 형태다. 좌우상칭 동물에서 보이는 팔이나 몸통을 형성하는 유전자는 거의 발견되지 않았다. 이번 연구를 이끈 스탠퍼드대 홉킨스연구소의 로랑 포머리(Laurent Formery) 박사는 "마치 불가사리가 몸통을 완전히 잃어 버린 것처럼 보인다"며 "머리만 해저를 돌아다니고 있다고 표현하는 것이 가장 적절하다"라고 말했다. 이 연구 결과는 불가사리가 진화 과정에서 몸통을 형성하는 유전자를 잃었을 가능성을 시사한다. 연구팀의 일원이자 영국 사우샘프턴 대학(University of Southampton)의 제프 톰슨(Jeff Thompson)은 "우리의 연구는 극피동물의 신체 구조가 그동안 생각했던 것보다 훨씬 복잡하게 진화했다는 것을 보여준다. 이러한 매력적인 생물에 대해 아직 배워야 할 것이 많다"고 말했다.
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美 스탠퍼드대 "불가사리는 머리가 다섯 개"
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