예쁜꼬마선충이 항암제 독성 여부를 알려준다 - 포유동물의 희생을 줄이면서 신규 항암제의 독성 평가 가능 - 향후 바이오제품 및 환경유해물질의 독성평가에 활용될 것으로 기대 2002년 노벨 생리의학상을 수상한 시드니 브레너는 ‘예쁜꼬마선충’을 생물학 실험실에 도입하여 현대 유전학, 발생학, 특히 신경생물학에서 생명현상에 대한 엄청난 지적 성과를 끌어냈다. 예쁜꼬마선충(Caenorhabditis elegans)은 흙에 서식하는 1 밀리미터 정도 크기의 투명한 벌레로 900여개의 체세포와 300여개의 신경세포, 2만 여개의 유전자로 구성되어 있다. 꼬마선충의 유전자 중 40%가 인간에게 보존되어 있는 것으로 밝혀져 세포 사멸, 노화 등의 생물학적 기작이 인간에게도 적용될 수 있다고 알려졌다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 강릉분원 천연물연구소(분원장 오상록) 시스템천연물연구센터 강경수 박사팀(제1저자 KIST 이소영 석사과정)은 이러한 예쁜꼬마선충을 이용하여 항암제의 독성을 평가하는 기술개발에 성공하였다. 식의약품, 화장품 등을 개발하는 바이오산업에서는 제품의 안전성을 담보하기 위하여 독성평가 과정을 거치게 된다. 이러한 평가과정에서는 쥐, 토끼, 개와 같은 포유동물들의 희생이 따르기 때문에, 동물실험윤리 이슈와 경제성 측면의 문제가 발생하게 된다. 뿐만 아니라 미세먼지, 환경호르몬, 중금속, 잔류농약, 합성화학제품, 녹조독소 등 환경유해물질의 위험성이 대두됨에 따라, 이러한 환경유해물질의 위험성을 가늠하기 위한 독성평가가 증가하게 되고, 동물실험이 보다 많이 수행될 수밖에 없는 실정이었다. 연구진은 이러한 배경에서 포유동물을 대신하여 항암제의 독성을 평가하기 위한 실험동물로 예쁜꼬마선충을 선택하였다. 즉, 실험용 쥐 대신 예쁜꼬마선충에게 항암제를 먹인 후, 행동이나 성장에는 문제가 없는지 혹은 이 벌레가 낳는 알의 개수에는 변화가 없는지를 관찰함으로써 항암제의 독성이 동물의 건강에 미치는 영향을 평가하였다. 하나의 새로운 항암제 개발을 위한 효능과 독성 평가 과정과 비교해보면, 기존의 독성 평가 수행 시 한 달 이상의 연구기간동안 실험용 쥐 100여 마리 정도를 희생시켜야하는 반면, 예쁜꼬마선충을 이용한 독성평가의 경우 포유동물을 이용한 실험 없이 일주일이면 평가 결과를 얻을 수 있었다. 기존방법인 쥐를 이용한 독성평가는 쥐의 체중변화, 조직병리분석 및 혈액검사를 바탕으로 이루어지는 반면, 벌레를 이용한 실험은 벌레의 크기변화, 알의 개수, 알의 부화속도, 생식세포 형태관찰 등을 통해 항암제의 독성을 가늠할 수 있었다. KIST 강경수 박사는 “예쁜꼬마선충은 비록 벌레이긴 하지만, 사람과 유사한 소화기관, 신경기관, 유전자를 가지고 있어서, 향후에는 항암제의 독성평가뿐만 아니라 여러 가지 식의약품의 효능발굴이나 약물의 작동원리를 밝히는 데에도 요긴하게 쓰일 수 있다.”고 설명하였다. 연구진은 현재 ‘예쁜꼬마선충 평가법’을 이용하여 항암제 후보물질과 여러 가지 환경유해물질 등 보다 다양한 케미컬을 대상으로 독성평가 시험을 진행하고 있다. 뿐만 아니라 향후 연구진은 천연물로부터 장건강을 좋게 하는 건강기능식품 개발과 같은 새로운 식의약품, 화장품 개발과정에서도 효능과 부작용을 검증하기 위해 이 벌레를 활용할 계획이다. 이를 통해, 포유동물의 희생을 최소화함으로써 동물연구윤리를 지켜나가고, 꼭 필요한 부분에 포유동물 실험을 집중함으로써 연구의 효율성을 보다 높일 수 있을 것으로 기대하고 있다. 본 연구는 미래창조과학부 지원으로 KIST 기관고유사업과 농림축산식품부의 고부가가치식품기술개발사업을 통해 수행되었으며, 국제학술지인 ‘환경독성학회지(Environmental Toxicology)’에 6월호 표지논문으로 게재되었다. <그림설명> <그림 1> 항암제가 예쁜꼬마선충의 성장과 생식에 미치는 영향 항암제를 먹이지 않은 벌레(왼쪽, 대조군)에 비하여, 항암제를 먹인 벌레 (오른쪽) 성장이 느려지고, 알을 훨씬 적게 낳는 것을 확인할 수 있다.

예쁜꼬마선충이 항암제 독성 여부를 알려준다 - 포유동물의 희생을 줄이면서 신규 항암제의 독성 평가 가능 - 향후 바이오제품 및 환경유해물질의 독성평가에 활용될 것으로 기대 2002년 노벨 생리의학상을 수상한 시드니 브레너는 ‘예쁜꼬마선충’을 생물학 실험실에 도입하여 현대 유전학, 발생학, 특히 신경생물학에서 생명현상에 대한 엄청난 지적 성과를 끌어냈다. 예쁜꼬마선충(Caenorhabditis elegans)은 흙에 서식하는 1 밀리미터 정도 크기의 투명한 벌레로 900여개의 체세포와 300여개의 신경세포, 2만 여개의 유전자로 구성되어 있다. 꼬마선충의 유전자 중 40%가 인간에게 보존되어 있는 것으로 밝혀져 세포 사멸, 노화 등의 생물학적 기작이 인간에게도 적용될 수 있다고 알려졌다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 강릉분원 천연물연구소(분원장 오상록) 시스템천연물연구센터 강경수 박사팀(제1저자 KIST 이소영 석사과정)은 이러한 예쁜꼬마선충을 이용하여 항암제의 독성을 평가하는 기술개발에 성공하였다. 식의약품, 화장품 등을 개발하는 바이오산업에서는 제품의 안전성을 담보하기 위하여 독성평가 과정을 거치게 된다. 이러한 평가과정에서는 쥐, 토끼, 개와 같은 포유동물들의 희생이 따르기 때문에, 동물실험윤리 이슈와 경제성 측면의 문제가 발생하게 된다. 뿐만 아니라 미세먼지, 환경호르몬, 중금속, 잔류농약, 합성화학제품, 녹조독소 등 환경유해물질의 위험성이 대두됨에 따라, 이러한 환경유해물질의 위험성을 가늠하기 위한 독성평가가 증가하게 되고, 동물실험이 보다 많이 수행될 수밖에 없는 실정이었다. 연구진은 이러한 배경에서 포유동물을 대신하여 항암제의 독성을 평가하기 위한 실험동물로 예쁜꼬마선충을 선택하였다. 즉, 실험용 쥐 대신 예쁜꼬마선충에게 항암제를 먹인 후, 행동이나 성장에는 문제가 없는지 혹은 이 벌레가 낳는 알의 개수에는 변화가 없는지를 관찰함으로써 항암제의 독성이 동물의 건강에 미치는 영향을 평가하였다. 하나의 새로운 항암제 개발을 위한 효능과 독성 평가 과정과 비교해보면, 기존의 독성 평가 수행 시 한 달 이상의 연구기간동안 실험용 쥐 100여 마리 정도를 희생시켜야하는 반면, 예쁜꼬마선충을 이용한 독성평가의 경우 포유동물을 이용한 실험 없이 일주일이면 평가 결과를 얻을 수 있었다. 기존방법인 쥐를 이용한 독성평가는 쥐의 체중변화, 조직병리분석 및 혈액검사를 바탕으로 이루어지는 반면, 벌레를 이용한 실험은 벌레의 크기변화, 알의 개수, 알의 부화속도, 생식세포 형태관찰 등을 통해 항암제의 독성을 가늠할 수 있었다. KIST 강경수 박사는 “예쁜꼬마선충은 비록 벌레이긴 하지만, 사람과 유사한 소화기관, 신경기관, 유전자를 가지고 있어서, 향후에는 항암제의 독성평가뿐만 아니라 여러 가지 식의약품의 효능발굴이나 약물의 작동원리를 밝히는 데에도 요긴하게 쓰일 수 있다.”고 설명하였다. 연구진은 현재 ‘예쁜꼬마선충 평가법’을 이용하여 항암제 후보물질과 여러 가지 환경유해물질 등 보다 다양한 케미컬을 대상으로 독성평가 시험을 진행하고 있다. 뿐만 아니라 향후 연구진은 천연물로부터 장건강을 좋게 하는 건강기능식품 개발과 같은 새로운 식의약품, 화장품 개발과정에서도 효능과 부작용을 검증하기 위해 이 벌레를 활용할 계획이다. 이를 통해, 포유동물의 희생을 최소화함으로써 동물연구윤리를 지켜나가고, 꼭 필요한 부분에 포유동물 실험을 집중함으로써 연구의 효율성을 보다 높일 수 있을 것으로 기대하고 있다. 본 연구는 미래창조과학부 지원으로 KIST 기관고유사업과 농림축산식품부의 고부가가치식품기술개발사업을 통해 수행되었으며, 국제학술지인 ‘환경독성학회지(Environmental Toxicology)’에 6월호 표지논문으로 게재되었다. <그림설명> <그림 1> 항암제가 예쁜꼬마선충의 성장과 생식에 미치는 영향 항암제를 먹이지 않은 벌레(왼쪽, 대조군)에 비하여, 항암제를 먹인 벌레 (오른쪽) 성장이 느려지고, 알을 훨씬 적게 낳는 것을 확인할 수 있다.

예쁜꼬마선충이 항암제 독성 여부를 알려준다 - 포유동물의 희생을 줄이면서 신규 항암제의 독성 평가 가능 - 향후 바이오제품 및 환경유해물질의 독성평가에 활용될 것으로 기대 2002년 노벨 생리의학상을 수상한 시드니 브레너는 ‘예쁜꼬마선충’을 생물학 실험실에 도입하여 현대 유전학, 발생학, 특히 신경생물학에서 생명현상에 대한 엄청난 지적 성과를 끌어냈다. 예쁜꼬마선충(Caenorhabditis elegans)은 흙에 서식하는 1 밀리미터 정도 크기의 투명한 벌레로 900여개의 체세포와 300여개의 신경세포, 2만 여개의 유전자로 구성되어 있다. 꼬마선충의 유전자 중 40%가 인간에게 보존되어 있는 것으로 밝혀져 세포 사멸, 노화 등의 생물학적 기작이 인간에게도 적용될 수 있다고 알려졌다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 강릉분원 천연물연구소(분원장 오상록) 시스템천연물연구센터 강경수 박사팀(제1저자 KIST 이소영 석사과정)은 이러한 예쁜꼬마선충을 이용하여 항암제의 독성을 평가하는 기술개발에 성공하였다. 식의약품, 화장품 등을 개발하는 바이오산업에서는 제품의 안전성을 담보하기 위하여 독성평가 과정을 거치게 된다. 이러한 평가과정에서는 쥐, 토끼, 개와 같은 포유동물들의 희생이 따르기 때문에, 동물실험윤리 이슈와 경제성 측면의 문제가 발생하게 된다. 뿐만 아니라 미세먼지, 환경호르몬, 중금속, 잔류농약, 합성화학제품, 녹조독소 등 환경유해물질의 위험성이 대두됨에 따라, 이러한 환경유해물질의 위험성을 가늠하기 위한 독성평가가 증가하게 되고, 동물실험이 보다 많이 수행될 수밖에 없는 실정이었다. 연구진은 이러한 배경에서 포유동물을 대신하여 항암제의 독성을 평가하기 위한 실험동물로 예쁜꼬마선충을 선택하였다. 즉, 실험용 쥐 대신 예쁜꼬마선충에게 항암제를 먹인 후, 행동이나 성장에는 문제가 없는지 혹은 이 벌레가 낳는 알의 개수에는 변화가 없는지를 관찰함으로써 항암제의 독성이 동물의 건강에 미치는 영향을 평가하였다. 하나의 새로운 항암제 개발을 위한 효능과 독성 평가 과정과 비교해보면, 기존의 독성 평가 수행 시 한 달 이상의 연구기간동안 실험용 쥐 100여 마리 정도를 희생시켜야하는 반면, 예쁜꼬마선충을 이용한 독성평가의 경우 포유동물을 이용한 실험 없이 일주일이면 평가 결과를 얻을 수 있었다. 기존방법인 쥐를 이용한 독성평가는 쥐의 체중변화, 조직병리분석 및 혈액검사를 바탕으로 이루어지는 반면, 벌레를 이용한 실험은 벌레의 크기변화, 알의 개수, 알의 부화속도, 생식세포 형태관찰 등을 통해 항암제의 독성을 가늠할 수 있었다. KIST 강경수 박사는 “예쁜꼬마선충은 비록 벌레이긴 하지만, 사람과 유사한 소화기관, 신경기관, 유전자를 가지고 있어서, 향후에는 항암제의 독성평가뿐만 아니라 여러 가지 식의약품의 효능발굴이나 약물의 작동원리를 밝히는 데에도 요긴하게 쓰일 수 있다.”고 설명하였다. 연구진은 현재 ‘예쁜꼬마선충 평가법’을 이용하여 항암제 후보물질과 여러 가지 환경유해물질 등 보다 다양한 케미컬을 대상으로 독성평가 시험을 진행하고 있다. 뿐만 아니라 향후 연구진은 천연물로부터 장건강을 좋게 하는 건강기능식품 개발과 같은 새로운 식의약품, 화장품 개발과정에서도 효능과 부작용을 검증하기 위해 이 벌레를 활용할 계획이다. 이를 통해, 포유동물의 희생을 최소화함으로써 동물연구윤리를 지켜나가고, 꼭 필요한 부분에 포유동물 실험을 집중함으로써 연구의 효율성을 보다 높일 수 있을 것으로 기대하고 있다. 본 연구는 미래창조과학부 지원으로 KIST 기관고유사업과 농림축산식품부의 고부가가치식품기술개발사업을 통해 수행되었으며, 국제학술지인 ‘환경독성학회지(Environmental Toxicology)’에 6월호 표지논문으로 게재되었다. <그림설명> <그림 1> 항암제가 예쁜꼬마선충의 성장과 생식에 미치는 영향 항암제를 먹이지 않은 벌레(왼쪽, 대조군)에 비하여, 항암제를 먹인 벌레 (오른쪽) 성장이 느려지고, 알을 훨씬 적게 낳는 것을 확인할 수 있다.

예쁜꼬마선충이 항암제 독성 여부를 알려준다 - 포유동물의 희생을 줄이면서 신규 항암제의 독성 평가 가능 - 향후 바이오제품 및 환경유해물질의 독성평가에 활용될 것으로 기대 2002년 노벨 생리의학상을 수상한 시드니 브레너는 ‘예쁜꼬마선충’을 생물학 실험실에 도입하여 현대 유전학, 발생학, 특히 신경생물학에서 생명현상에 대한 엄청난 지적 성과를 끌어냈다. 예쁜꼬마선충(Caenorhabditis elegans)은 흙에 서식하는 1 밀리미터 정도 크기의 투명한 벌레로 900여개의 체세포와 300여개의 신경세포, 2만 여개의 유전자로 구성되어 있다. 꼬마선충의 유전자 중 40%가 인간에게 보존되어 있는 것으로 밝혀져 세포 사멸, 노화 등의 생물학적 기작이 인간에게도 적용될 수 있다고 알려졌다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 강릉분원 천연물연구소(분원장 오상록) 시스템천연물연구센터 강경수 박사팀(제1저자 KIST 이소영 석사과정)은 이러한 예쁜꼬마선충을 이용하여 항암제의 독성을 평가하는 기술개발에 성공하였다. 식의약품, 화장품 등을 개발하는 바이오산업에서는 제품의 안전성을 담보하기 위하여 독성평가 과정을 거치게 된다. 이러한 평가과정에서는 쥐, 토끼, 개와 같은 포유동물들의 희생이 따르기 때문에, 동물실험윤리 이슈와 경제성 측면의 문제가 발생하게 된다. 뿐만 아니라 미세먼지, 환경호르몬, 중금속, 잔류농약, 합성화학제품, 녹조독소 등 환경유해물질의 위험성이 대두됨에 따라, 이러한 환경유해물질의 위험성을 가늠하기 위한 독성평가가 증가하게 되고, 동물실험이 보다 많이 수행될 수밖에 없는 실정이었다. 연구진은 이러한 배경에서 포유동물을 대신하여 항암제의 독성을 평가하기 위한 실험동물로 예쁜꼬마선충을 선택하였다. 즉, 실험용 쥐 대신 예쁜꼬마선충에게 항암제를 먹인 후, 행동이나 성장에는 문제가 없는지 혹은 이 벌레가 낳는 알의 개수에는 변화가 없는지를 관찰함으로써 항암제의 독성이 동물의 건강에 미치는 영향을 평가하였다. 하나의 새로운 항암제 개발을 위한 효능과 독성 평가 과정과 비교해보면, 기존의 독성 평가 수행 시 한 달 이상의 연구기간동안 실험용 쥐 100여 마리 정도를 희생시켜야하는 반면, 예쁜꼬마선충을 이용한 독성평가의 경우 포유동물을 이용한 실험 없이 일주일이면 평가 결과를 얻을 수 있었다. 기존방법인 쥐를 이용한 독성평가는 쥐의 체중변화, 조직병리분석 및 혈액검사를 바탕으로 이루어지는 반면, 벌레를 이용한 실험은 벌레의 크기변화, 알의 개수, 알의 부화속도, 생식세포 형태관찰 등을 통해 항암제의 독성을 가늠할 수 있었다. KIST 강경수 박사는 “예쁜꼬마선충은 비록 벌레이긴 하지만, 사람과 유사한 소화기관, 신경기관, 유전자를 가지고 있어서, 향후에는 항암제의 독성평가뿐만 아니라 여러 가지 식의약품의 효능발굴이나 약물의 작동원리를 밝히는 데에도 요긴하게 쓰일 수 있다.”고 설명하였다. 연구진은 현재 ‘예쁜꼬마선충 평가법’을 이용하여 항암제 후보물질과 여러 가지 환경유해물질 등 보다 다양한 케미컬을 대상으로 독성평가 시험을 진행하고 있다. 뿐만 아니라 향후 연구진은 천연물로부터 장건강을 좋게 하는 건강기능식품 개발과 같은 새로운 식의약품, 화장품 개발과정에서도 효능과 부작용을 검증하기 위해 이 벌레를 활용할 계획이다. 이를 통해, 포유동물의 희생을 최소화함으로써 동물연구윤리를 지켜나가고, 꼭 필요한 부분에 포유동물 실험을 집중함으로써 연구의 효율성을 보다 높일 수 있을 것으로 기대하고 있다. 본 연구는 미래창조과학부 지원으로 KIST 기관고유사업과 농림축산식품부의 고부가가치식품기술개발사업을 통해 수행되었으며, 국제학술지인 ‘환경독성학회지(Environmental Toxicology)’에 6월호 표지논문으로 게재되었다. <그림설명> <그림 1> 항암제가 예쁜꼬마선충의 성장과 생식에 미치는 영향 항암제를 먹이지 않은 벌레(왼쪽, 대조군)에 비하여, 항암제를 먹인 벌레 (오른쪽) 성장이 느려지고, 알을 훨씬 적게 낳는 것을 확인할 수 있다.

예쁜꼬마선충이 항암제 독성 여부를 알려준다 - 포유동물의 희생을 줄이면서 신규 항암제의 독성 평가 가능 - 향후 바이오제품 및 환경유해물질의 독성평가에 활용될 것으로 기대 2002년 노벨 생리의학상을 수상한 시드니 브레너는 ‘예쁜꼬마선충’을 생물학 실험실에 도입하여 현대 유전학, 발생학, 특히 신경생물학에서 생명현상에 대한 엄청난 지적 성과를 끌어냈다. 예쁜꼬마선충(Caenorhabditis elegans)은 흙에 서식하는 1 밀리미터 정도 크기의 투명한 벌레로 900여개의 체세포와 300여개의 신경세포, 2만 여개의 유전자로 구성되어 있다. 꼬마선충의 유전자 중 40%가 인간에게 보존되어 있는 것으로 밝혀져 세포 사멸, 노화 등의 생물학적 기작이 인간에게도 적용될 수 있다고 알려졌다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 강릉분원 천연물연구소(분원장 오상록) 시스템천연물연구센터 강경수 박사팀(제1저자 KIST 이소영 석사과정)은 이러한 예쁜꼬마선충을 이용하여 항암제의 독성을 평가하는 기술개발에 성공하였다. 식의약품, 화장품 등을 개발하는 바이오산업에서는 제품의 안전성을 담보하기 위하여 독성평가 과정을 거치게 된다. 이러한 평가과정에서는 쥐, 토끼, 개와 같은 포유동물들의 희생이 따르기 때문에, 동물실험윤리 이슈와 경제성 측면의 문제가 발생하게 된다. 뿐만 아니라 미세먼지, 환경호르몬, 중금속, 잔류농약, 합성화학제품, 녹조독소 등 환경유해물질의 위험성이 대두됨에 따라, 이러한 환경유해물질의 위험성을 가늠하기 위한 독성평가가 증가하게 되고, 동물실험이 보다 많이 수행될 수밖에 없는 실정이었다. 연구진은 이러한 배경에서 포유동물을 대신하여 항암제의 독성을 평가하기 위한 실험동물로 예쁜꼬마선충을 선택하였다. 즉, 실험용 쥐 대신 예쁜꼬마선충에게 항암제를 먹인 후, 행동이나 성장에는 문제가 없는지 혹은 이 벌레가 낳는 알의 개수에는 변화가 없는지를 관찰함으로써 항암제의 독성이 동물의 건강에 미치는 영향을 평가하였다. 하나의 새로운 항암제 개발을 위한 효능과 독성 평가 과정과 비교해보면, 기존의 독성 평가 수행 시 한 달 이상의 연구기간동안 실험용 쥐 100여 마리 정도를 희생시켜야하는 반면, 예쁜꼬마선충을 이용한 독성평가의 경우 포유동물을 이용한 실험 없이 일주일이면 평가 결과를 얻을 수 있었다. 기존방법인 쥐를 이용한 독성평가는 쥐의 체중변화, 조직병리분석 및 혈액검사를 바탕으로 이루어지는 반면, 벌레를 이용한 실험은 벌레의 크기변화, 알의 개수, 알의 부화속도, 생식세포 형태관찰 등을 통해 항암제의 독성을 가늠할 수 있었다. KIST 강경수 박사는 “예쁜꼬마선충은 비록 벌레이긴 하지만, 사람과 유사한 소화기관, 신경기관, 유전자를 가지고 있어서, 향후에는 항암제의 독성평가뿐만 아니라 여러 가지 식의약품의 효능발굴이나 약물의 작동원리를 밝히는 데에도 요긴하게 쓰일 수 있다.”고 설명하였다. 연구진은 현재 ‘예쁜꼬마선충 평가법’을 이용하여 항암제 후보물질과 여러 가지 환경유해물질 등 보다 다양한 케미컬을 대상으로 독성평가 시험을 진행하고 있다. 뿐만 아니라 향후 연구진은 천연물로부터 장건강을 좋게 하는 건강기능식품 개발과 같은 새로운 식의약품, 화장품 개발과정에서도 효능과 부작용을 검증하기 위해 이 벌레를 활용할 계획이다. 이를 통해, 포유동물의 희생을 최소화함으로써 동물연구윤리를 지켜나가고, 꼭 필요한 부분에 포유동물 실험을 집중함으로써 연구의 효율성을 보다 높일 수 있을 것으로 기대하고 있다. 본 연구는 미래창조과학부 지원으로 KIST 기관고유사업과 농림축산식품부의 고부가가치식품기술개발사업을 통해 수행되었으며, 국제학술지인 ‘환경독성학회지(Environmental Toxicology)’에 6월호 표지논문으로 게재되었다. <그림설명> <그림 1> 항암제가 예쁜꼬마선충의 성장과 생식에 미치는 영향 항암제를 먹이지 않은 벌레(왼쪽, 대조군)에 비하여, 항암제를 먹인 벌레 (오른쪽) 성장이 느려지고, 알을 훨씬 적게 낳는 것을 확인할 수 있다.

예쁜꼬마선충이 항암제 독성 여부를 알려준다 - 포유동물의 희생을 줄이면서 신규 항암제의 독성 평가 가능 - 향후 바이오제품 및 환경유해물질의 독성평가에 활용될 것으로 기대 2002년 노벨 생리의학상을 수상한 시드니 브레너는 ‘예쁜꼬마선충’을 생물학 실험실에 도입하여 현대 유전학, 발생학, 특히 신경생물학에서 생명현상에 대한 엄청난 지적 성과를 끌어냈다. 예쁜꼬마선충(Caenorhabditis elegans)은 흙에 서식하는 1 밀리미터 정도 크기의 투명한 벌레로 900여개의 체세포와 300여개의 신경세포, 2만 여개의 유전자로 구성되어 있다. 꼬마선충의 유전자 중 40%가 인간에게 보존되어 있는 것으로 밝혀져 세포 사멸, 노화 등의 생물학적 기작이 인간에게도 적용될 수 있다고 알려졌다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 강릉분원 천연물연구소(분원장 오상록) 시스템천연물연구센터 강경수 박사팀(제1저자 KIST 이소영 석사과정)은 이러한 예쁜꼬마선충을 이용하여 항암제의 독성을 평가하는 기술개발에 성공하였다. 식의약품, 화장품 등을 개발하는 바이오산업에서는 제품의 안전성을 담보하기 위하여 독성평가 과정을 거치게 된다. 이러한 평가과정에서는 쥐, 토끼, 개와 같은 포유동물들의 희생이 따르기 때문에, 동물실험윤리 이슈와 경제성 측면의 문제가 발생하게 된다. 뿐만 아니라 미세먼지, 환경호르몬, 중금속, 잔류농약, 합성화학제품, 녹조독소 등 환경유해물질의 위험성이 대두됨에 따라, 이러한 환경유해물질의 위험성을 가늠하기 위한 독성평가가 증가하게 되고, 동물실험이 보다 많이 수행될 수밖에 없는 실정이었다. 연구진은 이러한 배경에서 포유동물을 대신하여 항암제의 독성을 평가하기 위한 실험동물로 예쁜꼬마선충을 선택하였다. 즉, 실험용 쥐 대신 예쁜꼬마선충에게 항암제를 먹인 후, 행동이나 성장에는 문제가 없는지 혹은 이 벌레가 낳는 알의 개수에는 변화가 없는지를 관찰함으로써 항암제의 독성이 동물의 건강에 미치는 영향을 평가하였다. 하나의 새로운 항암제 개발을 위한 효능과 독성 평가 과정과 비교해보면, 기존의 독성 평가 수행 시 한 달 이상의 연구기간동안 실험용 쥐 100여 마리 정도를 희생시켜야하는 반면, 예쁜꼬마선충을 이용한 독성평가의 경우 포유동물을 이용한 실험 없이 일주일이면 평가 결과를 얻을 수 있었다. 기존방법인 쥐를 이용한 독성평가는 쥐의 체중변화, 조직병리분석 및 혈액검사를 바탕으로 이루어지는 반면, 벌레를 이용한 실험은 벌레의 크기변화, 알의 개수, 알의 부화속도, 생식세포 형태관찰 등을 통해 항암제의 독성을 가늠할 수 있었다. KIST 강경수 박사는 “예쁜꼬마선충은 비록 벌레이긴 하지만, 사람과 유사한 소화기관, 신경기관, 유전자를 가지고 있어서, 향후에는 항암제의 독성평가뿐만 아니라 여러 가지 식의약품의 효능발굴이나 약물의 작동원리를 밝히는 데에도 요긴하게 쓰일 수 있다.”고 설명하였다. 연구진은 현재 ‘예쁜꼬마선충 평가법’을 이용하여 항암제 후보물질과 여러 가지 환경유해물질 등 보다 다양한 케미컬을 대상으로 독성평가 시험을 진행하고 있다. 뿐만 아니라 향후 연구진은 천연물로부터 장건강을 좋게 하는 건강기능식품 개발과 같은 새로운 식의약품, 화장품 개발과정에서도 효능과 부작용을 검증하기 위해 이 벌레를 활용할 계획이다. 이를 통해, 포유동물의 희생을 최소화함으로써 동물연구윤리를 지켜나가고, 꼭 필요한 부분에 포유동물 실험을 집중함으로써 연구의 효율성을 보다 높일 수 있을 것으로 기대하고 있다. 본 연구는 미래창조과학부 지원으로 KIST 기관고유사업과 농림축산식품부의 고부가가치식품기술개발사업을 통해 수행되었으며, 국제학술지인 ‘환경독성학회지(Environmental Toxicology)’에 6월호 표지논문으로 게재되었다. <그림설명> <그림 1> 항암제가 예쁜꼬마선충의 성장과 생식에 미치는 영향 항암제를 먹이지 않은 벌레(왼쪽, 대조군)에 비하여, 항암제를 먹인 벌레 (오른쪽) 성장이 느려지고, 알을 훨씬 적게 낳는 것을 확인할 수 있다.

예쁜꼬마선충이 항암제 독성 여부를 알려준다 - 포유동물의 희생을 줄이면서 신규 항암제의 독성 평가 가능 - 향후 바이오제품 및 환경유해물질의 독성평가에 활용될 것으로 기대 2002년 노벨 생리의학상을 수상한 시드니 브레너는 ‘예쁜꼬마선충’을 생물학 실험실에 도입하여 현대 유전학, 발생학, 특히 신경생물학에서 생명현상에 대한 엄청난 지적 성과를 끌어냈다. 예쁜꼬마선충(Caenorhabditis elegans)은 흙에 서식하는 1 밀리미터 정도 크기의 투명한 벌레로 900여개의 체세포와 300여개의 신경세포, 2만 여개의 유전자로 구성되어 있다. 꼬마선충의 유전자 중 40%가 인간에게 보존되어 있는 것으로 밝혀져 세포 사멸, 노화 등의 생물학적 기작이 인간에게도 적용될 수 있다고 알려졌다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 강릉분원 천연물연구소(분원장 오상록) 시스템천연물연구센터 강경수 박사팀(제1저자 KIST 이소영 석사과정)은 이러한 예쁜꼬마선충을 이용하여 항암제의 독성을 평가하는 기술개발에 성공하였다. 식의약품, 화장품 등을 개발하는 바이오산업에서는 제품의 안전성을 담보하기 위하여 독성평가 과정을 거치게 된다. 이러한 평가과정에서는 쥐, 토끼, 개와 같은 포유동물들의 희생이 따르기 때문에, 동물실험윤리 이슈와 경제성 측면의 문제가 발생하게 된다. 뿐만 아니라 미세먼지, 환경호르몬, 중금속, 잔류농약, 합성화학제품, 녹조독소 등 환경유해물질의 위험성이 대두됨에 따라, 이러한 환경유해물질의 위험성을 가늠하기 위한 독성평가가 증가하게 되고, 동물실험이 보다 많이 수행될 수밖에 없는 실정이었다. 연구진은 이러한 배경에서 포유동물을 대신하여 항암제의 독성을 평가하기 위한 실험동물로 예쁜꼬마선충을 선택하였다. 즉, 실험용 쥐 대신 예쁜꼬마선충에게 항암제를 먹인 후, 행동이나 성장에는 문제가 없는지 혹은 이 벌레가 낳는 알의 개수에는 변화가 없는지를 관찰함으로써 항암제의 독성이 동물의 건강에 미치는 영향을 평가하였다. 하나의 새로운 항암제 개발을 위한 효능과 독성 평가 과정과 비교해보면, 기존의 독성 평가 수행 시 한 달 이상의 연구기간동안 실험용 쥐 100여 마리 정도를 희생시켜야하는 반면, 예쁜꼬마선충을 이용한 독성평가의 경우 포유동물을 이용한 실험 없이 일주일이면 평가 결과를 얻을 수 있었다. 기존방법인 쥐를 이용한 독성평가는 쥐의 체중변화, 조직병리분석 및 혈액검사를 바탕으로 이루어지는 반면, 벌레를 이용한 실험은 벌레의 크기변화, 알의 개수, 알의 부화속도, 생식세포 형태관찰 등을 통해 항암제의 독성을 가늠할 수 있었다. KIST 강경수 박사는 “예쁜꼬마선충은 비록 벌레이긴 하지만, 사람과 유사한 소화기관, 신경기관, 유전자를 가지고 있어서, 향후에는 항암제의 독성평가뿐만 아니라 여러 가지 식의약품의 효능발굴이나 약물의 작동원리를 밝히는 데에도 요긴하게 쓰일 수 있다.”고 설명하였다. 연구진은 현재 ‘예쁜꼬마선충 평가법’을 이용하여 항암제 후보물질과 여러 가지 환경유해물질 등 보다 다양한 케미컬을 대상으로 독성평가 시험을 진행하고 있다. 뿐만 아니라 향후 연구진은 천연물로부터 장건강을 좋게 하는 건강기능식품 개발과 같은 새로운 식의약품, 화장품 개발과정에서도 효능과 부작용을 검증하기 위해 이 벌레를 활용할 계획이다. 이를 통해, 포유동물의 희생을 최소화함으로써 동물연구윤리를 지켜나가고, 꼭 필요한 부분에 포유동물 실험을 집중함으로써 연구의 효율성을 보다 높일 수 있을 것으로 기대하고 있다. 본 연구는 미래창조과학부 지원으로 KIST 기관고유사업과 농림축산식품부의 고부가가치식품기술개발사업을 통해 수행되었으며, 국제학술지인 ‘환경독성학회지(Environmental Toxicology)’에 6월호 표지논문으로 게재되었다. <그림설명> <그림 1> 항암제가 예쁜꼬마선충의 성장과 생식에 미치는 영향 항암제를 먹이지 않은 벌레(왼쪽, 대조군)에 비하여, 항암제를 먹인 벌레 (오른쪽) 성장이 느려지고, 알을 훨씬 적게 낳는 것을 확인할 수 있다.

- 공동연구실을 주축으로 글로벌 화학물질 규제 관련 전략적 대응 모색 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)의 독일 현지법인 KIST 유럽연구소(KIST 유럽, 소장 최귀원)는 6월 7일(수) 오후 2시 대전 안전성평가연구소(KIT, 소장 정문구)에서 대체시험 수행을 위해 설치한 KIST 유럽-KIT 공동연구실(JRC-APT, Joint Research Center for Alternative & Predictive Toxicology)의 현판식을 개최하였다. KIST 유럽은 1996년 선진 고급기술의 현지 확보 및 국내 산업체로의 신속한 이전을 위해 세워진 연구소로, 환경 관련 연구 분야의 노하우를 통해 국내 기업의 유럽 진출 시 유럽 내 화학물질 규제 이행을 지원하는 교두보 역할을 수행 중이다. 화학물질 관련 규제는 2007년부터 시작된 EU REACH1) 규제를 중심으로 점차 강화되고 있으며, 이와 동시에 기업의 체계적인 대응과 다양하고 정확한 대체시험 자료를 요구하고 있다. 1) EU REACH : Registration, Evaluation, Authorisation & Restriction of Chemicals의 약자. 화학물질의 양과 위해성에 따라 등록, 평가, 허가 및 사용을 제한하는 EU의 신 화학물질관리제도로 2007년 6월1일 시행. 양 기관은 지난 2016년 7월부터 연구협력협약(MoU)을 체결하여 공동 연구를 수행 중에 있으며, 이번 공동연구실 구축을 통하여 유럽의 화학물질규제를 비롯한 국내외 화학물질규제의 전략적 대응과 이에 필요한 관련 연구·개발을 활성화하는데 큰 역할을 할 것으로 기대된다. 특히 KIST 유럽의 규제 관련 최신 동향 정보 및 과학적 규제 대응을 주 목적으로 하는 위해성 평가, 안전성 평가 등의 연구 역량과 KIT의 대체독성, 예측독성, 분자독성 등 연구 역량의 융합을 통하여 실질적으로 기업이 활용할 수 있는 대응 모델을 개발하고 이를 기업 지원의 발판으로 삼을 전망이다. 공동연구실 구축 및 현판식에는 KIST 유럽의 최귀원 소장, 환경안전성사업단 김상헌 단장, 바이오센서·재료연구단 김정태 단장과 KIT의 정문구 소장, 윤석주 본부장 및 관련 연구자가 참석하였으며, 양 기관의 협력현황, 향후 일정 및 세부 추진계획 등을 논의하였다. 이번 공동연구실 구축을 통하여 양 기관은 기관 고유사업 공동연구 수행 뿐 만 아니라 기관 간 인력 교류 및 한국 및 유럽에서 발주되는 연구사업 공동 제안 및 수행 등 추가적인 업무협력을 추진할 예정이다. KIST 유럽의 최귀원 소장은 출연연구기관의 국내기업 지원 역할의 중요성을 강조하였으며, 공동연구실의 1차 이행 과제로서 최근 KIST 유럽이 착수한 화학물질 유해성 및 통합노출 예측 기술 분야의 글로벌 융합연구를 제안하였다. 이러한 융합연구에서 도출된 결과가 국내 기업의 규제대응 역량 강화를 위하여 활용되도록 하는 것이 공동연구실 구축의 궁극적 목표이며, 이는 곧 우리나라 화학 산업계를 간접적으로 지원하는 것임을 강조하였다.

전립선암을 소변검사만으로 간단히 진단한다 - 소변 내 융합유전자를 통증 없이 고감도로 검출하는 비침습 기술 개발 - 소변을 활용한 암 진단용 유전자 검지 및 맞춤형 진단 연구에 기여 최근 국내 연구진이 소량의 소변만으로 전립선암을 진단할 수 있는 새로운 방법을 개발했다고 밝혔다. 혈액 검사와 같은 기존 진단법은 침습적 검사법으로 통증과 부정확함이 단점으로 지적되었던 반면, 이 기술은 소변검사와 같은 비침습적인 방법으로 빠르고 정확하게 전립선 암을 진단할 수 있어 향후 다양한 비침습적 진단법 개발에 도움이 될 전망이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 의공학연구소 생체재료연구단 이관희 박사팀은 서울아산병원 비뇨기과 김청수 교수팀, 미국 존스홉킨스 대학 Peter Searson 교수팀과의 공동연구를 통해, 전립선암 환자의 소변에 극미량으로 존재하는 다중의 융합유전자를 자성입자와 금 나노입자를 이용해 검출하는 데 성공했다. 연구진은 본 연구를 통해 침습적 기술을 주로 사용하는 기존 진단법의 한계를 극복함과 동시에 보다 정확한 전립선암 진단이 가능할 것으로 내다봤다. 최근 학계의 발표에 따르면, 한국인의 악성 전립선암 발병 비율이 다른 나라에 비해 높은 것으로 나타났다. 그 원인으로 조기발견의 어려움과 기존 검사법의 부정확함이 지목되고 있는데, 암은 악성일수록 전이가 빠르게 일어나고 치료가 어려워져 이를 극복하기 위한 연구의 중요성이 강조되고 있다. 기존 방식은 혈액 검사를 통해 전립선 특이항원(PSA, Prostate Specific Antigen) 농도를 확인하고 일정 농도 이상인 경우 정밀 조직 검사를 통해 암 발생 여부를 확진하는 방식이다. 하지만 혈액 내 PSA 농도가 호르몬 변화에 따라 영향을 받을 수 있으며 암과 관련한 직접적인 정보를 전달하지 못하는 문제가 있었고, 또한 혈액 검사법의 경우 병원을 방문해야만 하는 번거로움이 있어 검진률이 매우 낮아지는 문제가 있었다. 본 연구팀은 이러한 문제점들을 해결하기 위해 시료 채취가 간편하고 보다 정확하게 전립선암 진단이 가능한 새로운 검지물질 진단법을 개발하였다. 연구진은 전립선암에서 특이적으로 발현된다고 알려져있는 융합유전자의 경우 암의 진행 단계에 따라 그 종류가 달라진다는 점에 착안해 동시 다중검지를 위해 길이가 서로 다른 바코드 DNA를 사용하였다. 바코드 DNA는 상점에서 상품의 정보를 저장하고 있는 바코드처럼 타깃 융합유전자의 정보를 알려주는 DNA이다. 이러한 바코드 DNA를 금 나노입자에 부착 시켜 신호를 증폭 시키고 마지막 검지 단계에서 물질이 전기장에서 이동하는 전기영동법(Electrophoresis)을 통해 바코드 DNA를 길이에 따라 분리시키게 되면 소변 내 존재하는 융합 유전자를 고감도로 동시에 3종 이상 검사할 수 있는 기술을 개발했다. KIST 이관희 박사는 “본 연구로 개발된 바이오 바코드 방법은 10cc 정도의 소량의 소변만으로 극미량으로 존재하는 융합 유전자를 검지할 수 있다. 소변을 통한 검지법인 만큼 환자에게 통증 유발이 없어 검사법에 대한 거부감을 줄일 수 있다. 또한 이 검진 방법에 적용된 기술은 다양한 질병 특이 유전자를 검지하는 진단 분야 및 질병 예후 예측을 위한 연구에 적용될 수 있다” 고 말했다. 본 연구는 미래창조과학부(장관 최양희) 바이오의료기술개발사업의 “전립선암의 비침습 자가진단을 위한 소변 모니터링 센서 개발” 과제(세부과제책임자, KIST 이관희)로 수행되었으며, 연구결과는 생체재료 분야의 국제학술지 ‘Biomaterials’(IF:8.387) 최신호에 게재되었다. <그림설명> <그림 1> 금 나노입자를 이용한 융합유전자 검지 모식도 <그림 2> 환자 소변 내 존재하는 융합유전자 검지 결과 및 다양성

전립선암을 소변검사만으로 간단히 진단한다 - 소변 내 융합유전자를 통증 없이 고감도로 검출하는 비침습 기술 개발 - 소변을 활용한 암 진단용 유전자 검지 및 맞춤형 진단 연구에 기여 최근 국내 연구진이 소량의 소변만으로 전립선암을 진단할 수 있는 새로운 방법을 개발했다고 밝혔다. 혈액 검사와 같은 기존 진단법은 침습적 검사법으로 통증과 부정확함이 단점으로 지적되었던 반면, 이 기술은 소변검사와 같은 비침습적인 방법으로 빠르고 정확하게 전립선 암을 진단할 수 있어 향후 다양한 비침습적 진단법 개발에 도움이 될 전망이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 의공학연구소 생체재료연구단 이관희 박사팀은 서울아산병원 비뇨기과 김청수 교수팀, 미국 존스홉킨스 대학 Peter Searson 교수팀과의 공동연구를 통해, 전립선암 환자의 소변에 극미량으로 존재하는 다중의 융합유전자를 자성입자와 금 나노입자를 이용해 검출하는 데 성공했다. 연구진은 본 연구를 통해 침습적 기술을 주로 사용하는 기존 진단법의 한계를 극복함과 동시에 보다 정확한 전립선암 진단이 가능할 것으로 내다봤다. 최근 학계의 발표에 따르면, 한국인의 악성 전립선암 발병 비율이 다른 나라에 비해 높은 것으로 나타났다. 그 원인으로 조기발견의 어려움과 기존 검사법의 부정확함이 지목되고 있는데, 암은 악성일수록 전이가 빠르게 일어나고 치료가 어려워져 이를 극복하기 위한 연구의 중요성이 강조되고 있다. 기존 방식은 혈액 검사를 통해 전립선 특이항원(PSA, Prostate Specific Antigen) 농도를 확인하고 일정 농도 이상인 경우 정밀 조직 검사를 통해 암 발생 여부를 확진하는 방식이다. 하지만 혈액 내 PSA 농도가 호르몬 변화에 따라 영향을 받을 수 있으며 암과 관련한 직접적인 정보를 전달하지 못하는 문제가 있었고, 또한 혈액 검사법의 경우 병원을 방문해야만 하는 번거로움이 있어 검진률이 매우 낮아지는 문제가 있었다. 본 연구팀은 이러한 문제점들을 해결하기 위해 시료 채취가 간편하고 보다 정확하게 전립선암 진단이 가능한 새로운 검지물질 진단법을 개발하였다. 연구진은 전립선암에서 특이적으로 발현된다고 알려져있는 융합유전자의 경우 암의 진행 단계에 따라 그 종류가 달라진다는 점에 착안해 동시 다중검지를 위해 길이가 서로 다른 바코드 DNA를 사용하였다. 바코드 DNA는 상점에서 상품의 정보를 저장하고 있는 바코드처럼 타깃 융합유전자의 정보를 알려주는 DNA이다. 이러한 바코드 DNA를 금 나노입자에 부착 시켜 신호를 증폭 시키고 마지막 검지 단계에서 물질이 전기장에서 이동하는 전기영동법(Electrophoresis)을 통해 바코드 DNA를 길이에 따라 분리시키게 되면 소변 내 존재하는 융합 유전자를 고감도로 동시에 3종 이상 검사할 수 있는 기술을 개발했다. KIST 이관희 박사는 “본 연구로 개발된 바이오 바코드 방법은 10cc 정도의 소량의 소변만으로 극미량으로 존재하는 융합 유전자를 검지할 수 있다. 소변을 통한 검지법인 만큼 환자에게 통증 유발이 없어 검사법에 대한 거부감을 줄일 수 있다. 또한 이 검진 방법에 적용된 기술은 다양한 질병 특이 유전자를 검지하는 진단 분야 및 질병 예후 예측을 위한 연구에 적용될 수 있다” 고 말했다. 본 연구는 미래창조과학부(장관 최양희) 바이오의료기술개발사업의 “전립선암의 비침습 자가진단을 위한 소변 모니터링 센서 개발” 과제(세부과제책임자, KIST 이관희)로 수행되었으며, 연구결과는 생체재료 분야의 국제학술지 ‘Biomaterials’(IF:8.387) 최신호에 게재되었다. <그림설명> <그림 1> 금 나노입자를 이용한 융합유전자 검지 모식도 <그림 2> 환자 소변 내 존재하는 융합유전자 검지 결과 및 다양성