국내 연구진이 동결된 세포가 손상되는 원인을 분자 수준에서 세계 최초로 규명했다.
고려대는 화공생명공학과 안동준 교수 연구팀이 세포가 얼어가는 과정에서 탈수 상태에 빠지면서 손상이 심화된다는 새로운 사실을 발견했다고 11일 밝혔다.
생체 시료를 장기간 보존하기 위한 냉동 기술은 의약품, 장기 이식, 세포 치료제 등의 핵심 기술이다.
그러나 생체 시료를 해동하는 과정에서 세포가 손상되는 원인이 정확히 규명되지 않아 관련 기술 개발에 어려움이 있었다.
기존 연구에서는 동결 시 생성된 얼음이 세포를 물리적으로 손상하는 것으로 알려졌으나, 세포 손상의 구체적인 기전은 밝혀지지 않았다.
고려대 연구팀은 세포가 동결될 때 탈수 상태에 빠지면서 손상이 발생한다는 새로운 사실을 밝혀냈다.
연구 결과에 따르면 세포가 동결되는 과정에서 얼음 결정 속으로 음이온이 선택적으로 포함되고, 세포막 주변에 양이온이 과다하게 축적되는 현상이 발생한다.
양이온 축적으로 세포막의 전위가 급격히 증가하면 세포에 미세한 구멍이 생긴다.
이 구멍으로 세포 내부의 수분이 빠져나가는 삼투 현상이 발생하고, 세포가 심각한 탈수 상태에 빠져 세포 손상이 심화되면 생존율이 감소한다.
손상도는 세포막의 구성 성분에 따라 차이가 있었다. 콜레스테롤과 음전하를 띤 인지질이 포함된 세포막은 동결에 대한 저항성이 높았다.
연구팀은 콜레스테롤이 저온에서도 세포막을 안정적으로 유지하고, 음전하를 띤 인지질이 동결 시 발생하는 이온 불균형을 완화하기 때문이라고 설명했다.
연구 관계자는 이번 발견이 향후 세포막 지질 조성을 조절해 세포 손상을 최소화하는 새로운 냉동 보존 기술 개발에 기여할 수 있다고 전했다.
한편 연구 결과는 수학 및 계산 생물학 분야 국제학술지 '생물학과 의학을 위한 컴퓨터(Computers in Biology and Medicine)'에 지난 2일 온라인 게재된 바 있다.
