고려대학교 안산병원 연구팀이 제브라피쉬의 주류성 움직임을 지표화해 이독성 난청 치료 후보물질을 선별할 수 있는 스크리닝 플랫폼을 개발했다. 이번 플랫폼 개발을 통해 이독성 영구 난청을 방지하는 유효물질군을 신속, 정확하게 선별할 수 있어 치료제 개발에도 속도가 붙을 전망이다. 

이독성 난청은 항암제나 항생제 등 치료 목적으로 사용하는 약물이 귓속 유모세포를 손상시켜 발생하는 난청이다. 고대안산병원 이비인후·두경부외과 최준 교수 연구팀(제브라피쉬중개의학연구소 최준 소장, 한은정 박사)은 유모세포가 손상된 제브라피쉬에게 다양한 치료 후보물질을 처리한 후, 약효에 따른 개체들의 행동 패턴을 분석했다. 제브라피쉬의 유모세포는 제브라피쉬의 행동과 밀접하게 연관돼 있어 행동 변화를 분석하면 빠르고 효율적으로 이독성 난청 치료 후보물질을 찾아낼 수 있다.

연구팀은 다양한 이독성 난청 치료 후보물질이 처리된 제브라피쉬 개체들의 주류성 움직임을 동시에 비교하기 위해, 각 구역별 유속을 일정하게 유지할 수 있는 장비를 구축했다. 또 1초당 30프레임 단위로 개체들의 각도, 위치, 가속도 등을 자동으로 분석하는 자동화 프로그램을 제작해 결괏값의 정확도를 높였다.

5분간의 행동 실험 결과 정상적인 유모세포를 가진 제브라피쉬 일수록 ㄱ(기역) 패턴의 움직임을 보였고, 유모세포 손상도에 따라 l(일자) 패턴으로 변한다는 사실을 확인했다. 또 물의 흐름에 대해 뒤로 밀렸다 앞으로 나가는 따라잡기(catchup-behavior)의 빈도는 손상도에 따라 급격히 감소함을 알 수 있었다.

최준 교수는 ”제브라피쉬의 행동 변화를 이용하면 1년 정도 소요되는 쥐 동물실험보다 빠르고 효율적으로 다량의 유효물질을 선별할 수 있다는 장점이 있다“ 며 ”짧은 시간, 유모세포의 손상 정도를 정확히 판단할 수 있는 새로운 지표를 발굴하고 자체적으로 플랫폼을 구축했다는 데 큰 의미가 있다고 생각한다“고 말했다. 또 ”연구팀의 일원으로서 6년여간 함께 연구한 고려대학교 공과대학 이상현 교수, 최윤재 대학원생과 함께였기에 이 같은 성과를 낼 수 있었으며, 이 자리를 빌려 특히 고마움을 전한다“고 덧붙였다.

연구팀은 이독성 난청뿐만 아니라 유전성 난청, 소음성 난청, 노인성 난청 등 다른 원인의 난청에 대한 연구에도 확대 적용할 수 있을 것으로 보고, 향후 연구를 이어갈 계획이다.

한편, 이번 연구 성과는 전기전자공학 분야 국제학술지 Expert Systems With Applications 최신호에 게재됐다.

사진 : (왼쪽부터) 고대안산병원 이비인후·두경부외과 최준 교수(제브라피쉬중개의학연구소 소장), 제브라피쉬중개의학연구소 한은정 박사.