동아대학교 바이오메디컬학과 정진웅 교수(왼쪽), 조아라 박사. (사진=동아대 제공)

동아대학교는 바이오메디컬학과 정진웅 교수팀의 논문이 세계적 권위의 네이처 출판그룹(NPG) 'Cell death & disease'에 게재됐다고 26일 밝혔다.

이번 논문 제목은 'Plasma-activated medium induces ferroptosis by depleting FSP1 in human lung cancer cells(플라즈마 활성 배지는 인간 폐암세포에서 FSP1 고갈에 의한 ferroptosis를 유발한다)'로, 플라즈마 활성 배지에 의해 유도될 수 있는 새로운 세포 사멸 기작(생물의 생리적인 작용을 일으키는 기본 원리, 메커니즘)을 제시했다는 의미가 있다.

조아라 박사가 제1저자로 참여, 동아대 반도체학과 플라즈마 연구팀과 공동으로 진행된 이번 연구는 저온 플라즈마에 의해 유도되는 폐암 세포 사멸이 페롭토시스(Ferroptosis, 세포 내 철에 의존하는 세포 사멸) 신호전달을 통해 발생한다는 것을 밝혀냈다.

연구팀에서 사용한 '저온 대기압 플라즈마(Cold atmospheric plasma)'는 활성산소(Reactive Oxygen Species)를 발생시키는 새로운 형태의 항암 치료법으로 많은 과학적 관심을 받고 있다.

기존 저온 대기압 플라즈마를 이용한 항암 연구는 직접 처리뿐만 아니라 플라즈마 활성 배지를 이용한 간접 처리를 통해서도 암세포 사멸이 유도된다고 보고되고 있다.

이러한 세포 사멸은 'Apoptosis(세포 자살, 세포 형태와 내부의 생화학적 변화로 발생하는 세포 예정사)', 'Necroptosis(염증성 세포 사멸, 세포 손상 또는 병원체에 의한 침윤으로 인한 프로그램되지 않은 세포 사멸)' 및 'Autophagy(자가소화작용, 조절 과정에서 불필요하거나 기능하지 않는 세포 구성 성분을 자연적으로 분해하는 기전)'와 같은 다양한 사멸 경로를 통해 발생한다.

이번 연구는 지질 ROS(활성산소)에 의해 조절되는 또 다른 유형의 세포 사멸인 '페롭토시스(Ferroptosis)'와의 관련성을 처음 보고했다는 성과를 거뒀다.

연구 결과에 따르면 플라즈마 활성 배지가 인간 폐암세포의 사멸을 유도하고, 지질 ROS를 증가시켜 미토콘드리아 기능 장애를 유발한다. 또 활성산소와 관련된 유전자들의 발현을 조절하고 철 이온의 수준을 증가시킨다는 것이 밝혀졌다.

뿐만 아니라 활성산소 제거제인 'N-아세틸시스테인' 또는 페롭토시스 억제제로 알려진 'Ferrostatin(페로스타틴)-1'을 처리, 플라즈마 활성 배지에 의한 세포 사멸이 활성 산소와 페롭토시스 유도에 의해 발생하는 것을 명확하게 증명해냈다.

플라즈마 활성 배지는 페롭토시스의 신호 전달에서 주요 인자로 알려진 'FSP1'의 발현을 조절하고 이종이식 모델(in vivo)에서도 종양의 성장을 억제하며, 페롭토시스 관련 유전자들의 발현을 변화시키기도 했다.

정진웅 교수는 "이번 연구를 통해 플라즈마를 이용한 암 치료에서 새로운 신호전달과 치료 전략에 대한 통찰력을 제공할 것으로 기대된다"는 소감을 밝혔다.

조아라 박사는 "반도체학과와의 융합 연구를 통해 항암 치료를 위한 저온 플라즈마의 과학적 근거를 제시할 수 있게 돼 기쁘다"고 말했다.