공초점 현미경 등을 이용해 실시간으로 세포의 변화 분석 인체는 약 100조개의 세포로 구성돼 있다.
각 세포는 약 30억개의 염기쌍을 갖고 있으며, 수만 개 유전자에서 유래한 단백질이 서로 상호작용하면서 활성화되거나 억제되면서 기능을 수행한다.
이 세포들이 제대로 기능을 하면 인간은 건강하게 정상적인 생활을 할 수 있다.
그러나 단백질의 활성도나 상호작용에 문제가 생기면 질병이 발생하게 된다.
따라서 세포 구성 단백질의 기능 연구는 인간 질병의 원인 규명에 매우 중요하며 예방과 치료에 결정적 기여를 할 수 있다.
세포나 몸 속의 이상을 자세히 관찰하는 기술에 대해 알아보자.
⊙사이토믹스-세포를 훤히 들여다보다
사이토믹스(Cytomics)는 단일세포 수준에서 환경의 변화에 따른 단백질의 거동(이동)，상호작용 및 활성도 등의 사이톰(Cytome:정상적인 상태에서 단일 세포 내에서 일어나는 모든 변화의 총체적 집합)의 변화를 실시간으로 분석하는 새로운 개념의 세포연구 기술이다.
세포는 세포막 핵 미토콘드리아 등 다양한 종류의 세포 내 소기관뿐 아니라 단백질 탄수화물 핵산 지질 등으로 구성돼 있다.
세포 내 소기관은 수 마이크로미터에서 수십 나노미터까지 크기가 다양하며 단백질 등 생체 고분자물질은 크기가 수 나노미터 수준으로 더 작다.
따라서 세포 내 소기관이나 단백질을 분석하기 위해서는 형광물질로 세포를 염색하고 형광현미경 · 공초점현미경 등으로 이미지를 얻어서 분석하는 과정이 필수적이다.
형광물질에는 가시광선 영역의 색깔을 발광하는 다양한 종류가 있다.
최근에는 형광을 발광하는 단백질이 개발돼 형광색을 띠는 세포 물고기 생쥐 등도 만들어지고 있다.
특히 형광 단백질은 생명과학 연구에 대한 기여도가 크게 인정되면서 2008년 3명의 과학자가 노벨화학상을 받았다.
공초점 현미경은 1957년 마빈 민스키(Marvin Minsky)에 의해 개발된 후 세포 연구에 획기적인 기여를 하고 있는 현미경이다.
공초점 현미경은 3차원 이미지 분석이 가능하기 때문에 세포 내 단백질의 3차원적 위치 분석이나 막 단백질의 세포 내 이동 등 연구에 활용되고 있다.
특히 살아 있는 세포에서 실시간 분석이 가능하기 때문에 세포의 기능에 중요한 활성산소와 칼슘 이온의 실시간 변화를 연구하는 데에도 크게 기여하고 있다.
사이토믹스는 공초점 현미경을 이용한 4차원 이미징, 형광 공명 에너지 이동(FRET), 유세포 분석기(flow cytometry), 전 내부반사 형광현미경(TIRF) 등 다양한 종류의 이미징 기술을 이용해 개발되고 있다.
특히 맞춤 의약 및 신약 개발,질병의 분자 진단 및 신개념 세포연구에 있어 역할이 주목되고 있다.
세포를 신약 스크리닝에 직접 적용해 신약 개발의 성공 가능성을 높이고 개발 기간을 줄일 수 있으며, 특정 환자에게 적절한 약을 처방할 수 있도록 많은 정보를 제공할 수 있기 때문이다.
