M1, M2는 대표적인 대식세포(大食細胞)로 세균 등을 잡아 소화해 면역정보를 림프구에 전달하는 역할을 하는데, 서로 반대의 성격을 가진다. M1은 세균을 집어삼키는 역할을 하기 때문에 암을 공격하지만, M2는 활성된 면역반응을 가라앉히는 역할을 하기 때문에 암 진행을 돕는 것이다. 그때문에 최근에는 M2를 M1으로 바꾸는 것이 암 치료의 새로운 접근법으로 주목받고 있다. 현재까지는 M1, M2를 살아있는 상태로 구분하는 것이 불가능했지만, POSTECH(포항공과대학교, 총장 김무환) 연구팀이 처음으로 M2를 선택적으로 염색할 수 있는 프로브를 개발했다.

POSTECH 화학과 장영태 교수, IT 융합공학과 강남영 연구교수, 화학과 권화영 연구교수, 통합과정 조희원‧이순혁 씨로 이뤄진 연구팀은 새로운 메커니즘을 가진 최초의 M2 선택 프로브 “CDg18”을 개발했다. 이 연구성과는 화학분야 최고 권위 학술지 중 하나인 ‘미국화학회지(Journal of the American Chemical Society)’에 게재됐다.

형광 프로브란 특정한 이온이나 물질을 인지하였을 때, 빛 신호를 통해 인지 여부를 나타내는 광 감응제이다. 인간의 살아 있는 세포를 구별해 내는 것은 임상 진단뿐만 아니라 감염 또는 염증 치료법을 찾는 데 있어 중요하다.

대식세포는 환경 자극에 반응해 성격을 바꿔 가장 가소성이 높은 면역세포다. 광범위하게 대식세포는 M1/M2 패러다임에 따라 두 개의 다른 하위 집합으로 분류되며, 이는 완전히 상반된 표현형을 보인다. M1 대식세포가 박테리아와 종양과 같은 침입자를 공격하는 반면, M2는 항염증 세포이며 종양 면역을 돕는 것으로 보인다.

종양 관련 대식세포는 종양 미세 환경을 형성하고 유지하는 주요 구성요소로서 M2 세포의 전형적인 예이다. 집중적인 관심에도 불구하고, M2 대식세포를 실시간으로 모니터링하는 데는 어려움이 있었다.

연구팀은 M2 선호 지방산 수송체를 통한 살아있는 세포 구별의 새로운 메커니즘을 가진 최초의 M2 선택 프로브 CDg18를 개발했다. 또한, CDg18의 잠재력을 입증하기 위해, 레스베라트롤 아날로그 HS-1793을 재프로그래밍 이펙터로 사용하여 M1을 향한 M2의 점진적인 표현형 변화를 시각화했다.

그 결과, M1 프로브 CDr17과 함께, 감소하는 M2 문자와 떠오르는 M1 마커는 대식세포 재프로그래밍 중에 다색 변화를 통해 실시간으로 동시에 모니터링할 수 있었다.

연구를 주도한 장영태 교수는 “이번 연구에서 개발한 M2(그리고 이전에 개발한 M1) 프로브를 이용하면 암 조직의 M1, M2 분포 상황과 그 변화를 관찰할 수 있다”며, “지금까지 한계를 극복할 수 있는 새로운 기술이다”고 말했다.

한편, 이 연구는 기초과학연구원, 과학기술정보통신부, 교육부, 현대차정몽구재단의 지원으로 수행됐다.