박희호 교수, 초미세 탄화수소 입자 위험성 확인

2D 탄화수소 입자에 의한 줄기세포 독성 유발 및 분화 촉진…태아 성장·발육에 영향

강원대학교 문화예술·공과대학 화학생물공학부 박희호 교수가 참여한 국내 연구팀이 초미세 탄화수소 입자가 태아의 성장, 발육에 미치는 위험성을 확인했다.

박희호 교수는 연세대학교 홍진기 교수와 공동 연구를 통해 2D 산화그래핀에 의한 줄기세포 독성 및 조기 분화 유발을 확인했다.

▲연구 모식도. ⓒ강원대

연구팀은 이러한 연구 결과를 환경과학 분야 권위지인 ‘저널 오브 헤저더스 머티리얼즈(Journal of Hazardous Materials, IF=9.038, JCR 상위 3%)’ 2월 20일자 온라인판을 통해 공개했다.

논문 제목은 ‘2D graphene oxide particles induce unwanted loss in pluripotency and trigger early differentiation in human pluripotent stem cells(2D 산화그래핀 입자에 의한 인간유도만능줄기세포(hiPSC)의 다능성 손실 및 조기 분화 유발)’이다.

이번 연구로 초미세먼지에 탄화수소 입자의 위험성을 더욱 강조할 수 있을 것으로 기대된다.

연구에서 박희호 교수팀은 탄화수소인 2차원 산화그래핀‘2D graphene oxide’입자가 유도만능줄기세포막에 부착 및 세포질에 축적되는 것을 확인했다.

노출에 의한 활성산소(reactive oxygen species, ROS) 및 caspase-3(세포사멸 apoptosis 마커) 활성도 증가로 인한 세포 생존력 감소 및 배아체(embryoid body, EB) 형성 억제를 확인했다.

특히, 연구팀은 산화그래핀 입자를 처리한 유도만능줄기세포에서 다능성(pluripotency) 마커인 OCT-4, NANOG를 감소시켰으며, 조기 분화를 유도 및 단축시키는 것을 확인했다.

박희호 교수는 3일“유도만능줄기세포와 비슷한 다능성을 가진 배아줄기세포(embryonic stem cell, ESC)는 배아에서 태아로 성장 및 발달하는 과정에서 세포 증식(proliferation)과 분화(differentiation)가 체계적(organized)으로 일어나는데. 조기 분화 유발로 인한 분화 시간이 앞당겨질 경우, 준비가 덜 될 상태에서 분화가 시작되어 문제가 나타날 위험성이 높다”며 “이번에 확인된 독성 및 조기 분화 유발 결과를 토대로 향후 추가적인 연구를 거쳐 초미세먼지가 태아의 성장, 발육에 미치는 원인을 파악해 위험성을 알릴 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.

이번 연구는 연세대학교 허지웅(제1저자), 강원대학교 최재원(제1저자), 강원대학교 박희호 교수(교신저자), 연세대학교 홍진기 교수(교신저자)와 공동 연구를 통해 진행됐으며, 과학기술정보통신부 3D생체조직칩기반 신약개발플랫폼 구축사업, 산업통상자원부 알키미스트 프로젝트의 지원을 받았다.