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2018.11.13 화 11:46
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‘전이 암세포는 포식자가 먹이 찾듯 이동한다’
기초과학연구원, 전이 암세포 이동 레비워크 통계적으로 규명
2018년 11월 08일 (목) 13:10:12 한창규 기자 jun0166@nate.com

기초과학연구원(IBS, 원장 김두철) 첨단연성물질연구단(단장 스티브 그래닉)의 외국인 부부 연구자가 전이 암세포의 이동 전략인 레비워크(Lévy walk)를 통계적으로 규명해 공동교신저자로 함께 연구성과를 발표했다.

바르토슈 그쥐보프스키((Bartosz Grzybowski) 그룹리더(UNIST 자연과학부 특훈교수)와 크리스티아나 칸델-그쥐보프스카(Kristiana Kandere-Grzybowska) 연구위원은 오랜 시간 암세포의 움직임을 추적한 결과, 암세포가 레비워크 방식으로 이동한다는 것을 통계적 분석으로 확인했다. 포식자가 먹이를 찾아 불규칙하고 빈번하게 이동하는 전략을 전이 암세포도 구사한다는 설명이다.

또한 국제 공동 연구진과 피부암의 일종인 흑색종에 걸린 살아있는 쥐에서도 전이 암세포의 레비워크 이동을 관찰했다. 이번 연구는 암 전이 원리를 밝히는데 이론적 토대를 제공하고, 전이를 막는 기술 개발에 도움이 될 것으로 기대된다.

IBS를 비롯해 미국, 폴란드 연구자로 이뤄진 국제 공동 연구진은 전이 암세포의 움직임을 수학적으로 분석하기 위해 실험법을 새로 고안했다. 보통 2차원 접시에서 이뤄지던 세포 실험을 1차원으로 단순화했다.

이를 위해 연구진은 세포가 앞뒤로 움직일 트랙(track)을 유리 평면 위에 구현했다. 트랙 외에는 금과 자기조립단층(SAM)을 입혀 세포가 붙지 않고 트랙 안에만 머물 수 있도록 만들었다. 평면에서 움직이는 세포 움직임은 방향 전환 시점을 구분하기 어려워 한 걸음을 정의하는 데 모호함이 있었던 반면 이 방법은 세포의 방향 전환 시점과 한 걸음의 크기를 정확히 잴 수 있다는 장점이 있다.

연구진은 6개의 다른 종류의 세포(전립선암, 유방암, 피부종양의 전이 세포와 비전이 세포)를 최대 16시간 동안 추적해 세포 한 종류 당 5천~2만개의 위치 데이터를 얻었다. 방대한 양의 데이터 해석은 IBS 콘스탄틴 폴레브(Konstantin Polev) 연구위원이 개발한 모델을 토대로 이뤄졌다. 폴레브 연구위원은 “멱함수 분포(power law), 절단된 멱함수 분포(truncated power law), 아카이케 가중치(Akaike weights), 다양한 모델을 연구 및 적용한 결과 전이 암세포가 나타낸 움직임의 누적 빈도분포가 레비워크를 나타낸다는 결론에 도달했다”고 밝혔다.

더 나아가 실험에서 살아있는 쥐 피부에 흑색종 세포를 도입하고, 고해상도 현미경을 사용해 전이/비전이 세포의 이동을 관찰, 종양 부위에서는 전이/비전이 세포 모두 빽빽하게 위치해 세포 간 충돌이 잦았지만, 종양 부위로부터 멀어지자 전이 암세포의 경우 방향성을 갖고 빠르게 이동함이 관찰되었다.

이번 연구에서 생물학 부문을 맡은 그쥐보프스카 연구위원은“연구결과로 비전이 암세포가 확산운동을 하는 반면 전이 암세포는 레비워크처럼 움직인다는 것을 규명했다”며 “암세포 전이 원리에 대한 이해를 제공해 궁극적으로는 암 전이를 막는 연구에 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.

이번 연구결과는 세계적 학술지인 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications, IF 11.329)에 10월 31일자에 게재됐다.

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