"급격한 압력 변화가 암 전이 유발"…한미 연구진, MRI 센서로 규명

급격한 조직 압력 변화가 암세포의 전이를 유발한다는 사실을 한미 공동 연구진이 자기공명영상(MRI) 기반 센서로 규명했다.

한국 기초과학연구원(IBS) 나노의학센터와 미국 캘리포니아대학교 샌프란시스코(UCSF) 연구진은 9월 28일(현지시간) 국제 학술지 네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology)에 이러한 내용의 연구 논문을 발표했다.

연구진은 '메카노MR(mechanoMR)'이라는 미세입자 센서를 개발했다. 이 센서는 산화아연철 나노입자를 넣은 MRI 반응형 하이드로젤 미세입자로, 조직이 받는 기계적 압력을 단일 입자 수준의 정량적 MRI 신호로 바꿔준다.

압력으로 하이드로젤이 압축되면 내부 수분이 줄고 나노입자 주변 양성자의 확산이 제한되면서 MRI 신호가 변하는 원리다. 연구진은 이 신호를 보정해 0~15kPa 범위에서 조직 압력을 정량 측정할 수 있게 했다.

연구진은 종양 구체와 생쥐 이식 모델에 이 센서를 적용해 종양이 자라는 동안 조직 압력의 변화를 비침습적으로 실시간 관찰했다. 그 결과 상피-간엽 전환(EMT)이 진행될 때 독특한 압력 재구성 패턴이 나타나는 것을 확인했다.

특히 누적되거나 최고조에 이른 압력이 아니라 갑작스러운 압력 급증이 EMT를 유발하는 결정적 요인으로 드러났다. 전사체 분석 결과 점진적인 압력 부하는 세포 보호 기능을 하는 FOXO/AMPK 경로를 활성화해 상피세포의 안정성을 높였다.

반면 급격한 압력 급증은 이 방어 기제를 무너뜨려 세포가 간엽 상태로 재프로그래밍되도록 유도했다고 연구진은 분석했다.

연구진은 이번 성과가 조직 역학과 발달·질병에서의 세포 상태 변화를 연결하는 범용 플랫폼으로 활용될 수 있을 것으로 기대했다.