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세포밖 소포체(엑소좀) 연구 동향
세포밖 소포체(엑소좀) 연구 동향 저자 이재욱 (㈜로제타엑소좀 )
등록일 2020.02.04
자료번호 BRIC VIEW 2020-T07
조회 1812  인쇄하기 주소복사 트위터 공유 페이스북 공유 
요약문
세포밖 소포체는 세포 간 정보교환을 위해 모든 세포들이 외부 환경으로 분비하는 나노 크기의 소포체이다. 세포밖 소포체는 단백질, 지질, 핵산, 대사 물질 등 생물학적 활성을 보이는 다양한 물질들을 포함하고 있으며, 최근에는 세포밖 소포체를 구성하는 물질들이 고속 처리 분석을 통해 규명되고 있다. 또한, 세포밖 소포체는 유래하는 세포의 상태를 반영하고 있으며, 다양한 체액에서 발견된 바 있다. 세포밖 소포체는 표적 세포와 상호작용하면서 정상적인 상황에서 생리적 기능을 수행하기도 하고, 질병을 유발하는 병리적 기능을 수행하기도 한다. 최근에는 세포밖 소포체를 이용한 질병의 진단과 치료에 대한 연구도 활발하게 이뤄지고 있다. 본 동향리포트에서는 세포밖 소포체의 구성 성분, 기능 그리고 세포밖 소포체를 이용한 진단과 치료에 관한 연구 동향에 대해 다룰 것이다.
키워드: extracellular vesicles, exosomes, high-throughput analysis, intercellular communication, diagnostics, therapeutics
분야: Cell_Biology, Nanobio, Biotechnology

목 차

1. 서론
2. 본론
  2.1. 세포밖 소포체의 구성 성분
     2.1.1. 포유류 세포 유래 세포밖 소포체의 구성 성분
     2.1.2. 박테리아 유래 세포밖 소포체의 구성 성분
  2.2. 세포밖 소포체의 기능
     2.2.1. 포유류 세포 유래 세포밖 소포체의 기능
     2.2.2. 박테리아 유래 세포밖 소포체의 기능
  2.3. 세포밖 소포체를 이용한 진단/ 치료
     2.3.1. 세포밖 소포체를 이용한 진단
     2.3.2. 세포밖 소포체를 이용한 치료
3. 결론
4. 참고문헌


1. 서론

모든 세포들은 다른 세포들 또는 외부 환경과 정보 교환을 한다. 이러한 정보교환을 위해 세포들은 다양한 물질들을 외부 환경으로 분비하는데, 사이토카인(cytokines), 케모카인(chemokines), 호르몬, 신경전달물질 등의 가용 인자(soluble factor)가 대표적이다. 최근에는, 이러한 가용 인자 외에도 세포밖 소포체(extracellular vesicles, EVs)를 통한 정보교환이 점차 주목받고 있다. 세포밖 소포체는 모든 세포가 외부 환경으로 분비하는 지질 이중 층으로 둘러 쌓인 나노 크기의 소포체이다. 세포밖 소포체의 분비는 세균(그람 음성 세균, 그람 양성 세균), 고세균(Archaea), 진핵생물(Eukarya)에 이르기까지 모든 생물계에서 진화적으로 보존된 현상이다 [1-3].

세포밖 소포체는 기원과 분비 기작, 크기 등을 기준으로 엑소좀(exosomes), 마이크로베시클(microvesicles), 엑토좀(ectosomes), 마이크로파티클(microparticles), 막 소포체(membrane vesicles), 나노베시클(nanovesicles), 외막 소포체(outer membrane vesicles) 등 다양한 명칭으로 불려 왔다 [1]. 포유류 유래 세포밖 소포체는 다중 소포 엔도좀(multivesicular endosomes, MVEs)가 성숙하는 과정에서 엔도좀 막이 안쪽으로 들어와 내강 소낭(intraluminal vesicles)이 생성되었다가, 다중 소포 엔도좀이 세포 표면과 결합해서 내강 소낭이 세포 밖으로 분비되어 생성되는 엑소좀과 원형질막이 바깥으로 솟아 나와 분리되어 분비되는 세포 밖으로 분비되는 마이크로베시클로 분류되기도 한다 [4]. 하지만, 이들은 한 번 세포 밖으로 분비되면 구분하기 어렵다. 그럼에도 이들은 ‘세포 밖’으로 분비되는 ‘소포체’라는 공통점이 있기 때문에 ‘세포밖 소포체’라는 명칭을 사용하여 통칭하는 게 합당하다. 실제로 세포밖 소포체 관련 국제 학회의 명칭은 International Society for Extracellular Vesicles (ISEV)이며, 국내 학회의 명칭은 ‘한국세포밖 소포체학회(Korean Society for Extracellular Vesicles (KSEV))’이다. 식품의약품안전처 가이드라인(세포외 소포치료제 품질, 비임상 및 임상 평가 가이드라인)에서는 ‘세포외 소포’라는 명칭을 사용하고 있다. 다만, 현재까지는 인지도 및 언어의 경제성 문제로 인해 ‘엑소좀’이라는 명칭과 혼용되고 있는 편이다. 주1)

세포밖 소포체는 단백질, 지질, 핵산, 대사물질(metabolites) 등 생물학적 활성을 보이는 다양한 물질을 포함하고 있고, 이들의 유래하는 세포들의 상태를 반영하고 있다 [5-7]. 또한, 세포밖 소포체는 세포 배양액, 혈액, 소변, 타액, 눈물, 정액, 모유, 복수(ascites) 등 다양한 체액에서 존재하고, 다양한 생리적/ 병리적 기능을 수행한다 [8]. 예를 들어, 암세포에서 유래한 세포밖 소포체는 암의 성장, 전이, 혈관 신생 등에 영향을 주고 [9-11], 박테리아에서 유래한 세포밖 소포체는 항생제 내성, 경쟁 박테리아 제거, 독성 인자(virulence factor) 전달, 숙주 세포 조절 등에 관여한다 [2]. 본 동향리포트에서는 연구가 가장 많이 진행되어 온 포유류 세포 및 박테리아 유래 세포밖 소포체의 구성 성분과 기능을 서술하고 이를 이용한 진단과 치료 등 세포밖 소포체의 연구 동향에 대해 논의할 것이다 (그림 1).
 

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그림 1. 세포밖 소포체(extracellular vesicles, EVs)는 세균(그람 음성 세균, 그람 양성 세균), 고세균(Archaea), 진핵생물(Eukarya) 등 모든 생물이 세포 밖으로 분비하는 나노 크기의 소포체이다. 우선 세포밖 소포체는 단백질, 지질, 핵산, 대사 물질 등으로 구성되어 있다. 또한, 세포밖 소포체는 다양한 생리적/ 병리적 기능을 수행하고, 세포밖 소포체를 이용한 진단/ 치료에 대한 연구가 이뤄지고 있다.


2. 본론

2.1. 세포밖 소포체의 구성 성분

세포밖 소포체는 다양한 생물학적 활성을 보이는 물질을 포함하고 있다. 특히, 세포밖 소포체를 구성하는 단백질, 핵산(mRNAs, miRNAs), 지질 성분을 규명하고자 하는 연구가 많이 이뤄져 왔다 [7]. 여러 연구 방법 가운데 고속 처리 분석(high-throughput analysis)을 이용한 연구가 활발한데, 단백질의 경우 질량분석기(mass spectrometry, MS)를 이용한 단백체 분석(proteomic analysis)을 활용하고, 핵산의 경우 마이크로어레이(microarray)나 차세대 염기서열 분석(next-generation sequencing, NGS)을 이용한 전사체 분석 (transcriptomic analysis)를 활용한다. 지질의 경우 박층 크로마토그래피(thin layer chromatography, TLC)를 이용한 지질체 분석(lipidomic analysis)이 대표적인 방법이다. 세포밖 소포체는 유래하는 세포들의 종류, 상태, 세포밖 소포체의 분리/ 분석방법 등에 따라 그 구성 성분이 다르다. 그리고, 세포밖 소포체에서 공통으로 검출되는 구성 성분도 있지만, 세포 종류 특이적으로 검출되는 구성 성분도 존재한다. 세포밖 소포체 구성 성분들이 수록된 대표적인 데이터베이스가 존재하는데, 대표적으로 EVpedia (https://evpedia.info) [5], Exocarta (https://exocarta.org) [12], Vesiclepedia (https://microvesicles.org) [13] 등이 있다.

2.1.1. 포유류 세포 유래 세포밖 소포체의 구성 성분

포유류 세포 유래 세포밖 소포체를 구성하는 단백질들은 질량분석기를 이용한 분석, 웨스턴 블롯(Western blot) 등을 통해 규명되어 왔다. 하지만, 질량분석기를 이용한 고속 처리 기법으로 다양한 세포와 체액에서 유래한 세포밖 소포체 단백체를 더욱 빠르고 포괄적으로 확인할 수 있게 되었다. 다양한 세포와 체액에서 유래한 세포밖 소포체에서 공통으로 많이 발견되는 단백질들이 있었고, 이를 통해 단백질들이 세포밖 소포체로 무질서하게 들어가는 것이 아니라 조절되는 기작을 통해 들어가는 것을 확인할 수 있었다 [1]. 유래하는 세포소기관에 따라 세포밖 소포체 단백체를 분석한 결과, 주로 원형질막 (plasma membrane)이나 세포내액(cytosol)에서 유래하는 단백질이 많았고, 상대적으로 미토콘드리아나 세포핵에서 유래하는 단백질은 적었다 [7]. 세포밖 소포체 공통으로 발견되는 단백질들은 세포밖 소포체의 구조, 생성, 이동에 관여하는데, 대표적으로 테트라스파닌(tetraspanins: CD9, CD63, CD81 등), 인테그린(integrins), 엔도좀 정렬 복합체(endosomal sorting complex) 단백질(TSG101, Alix), 세포골격 단백질(cytoskeletal proteins: actins, tubulin), 열 충격 단백질(heat shock proteins: HSP70, HSP90) 등이 있다 [7].

포유류 세포 유래 세포밖 소포체에 공통으로 발견되는 단백질들은 세포밖 소포체를 분리했을 때 사용하는 표지 단백질들로 활용할 수 있다. 한편, 세포밖 소포체에는 유래하는 세포 종류 특이적 단백질도 존재하는데, 이들은 세포 종류와 관련된 생리적/ 병리적 기능을 수행하는 것과 관련 있다. 예를 들어, 흑색종 세포에서 유래하는 세포밖 소포체는 흑색종 특이적 항원인 MART1을 발현한다 [14]. 교모세포종(glioblastoma) 환자의 혈장에서 유래한 세포밖 소포체는 EGFRvIII을 가지고 있는 것으로 확인되었는데, EGFRvIII은 형질 전환 신호 전달 경로(MAPK, Akt)의 활성화, 형태학적 형질 전환, 연계 독립적 성장 능력 증가 등 발암원성의 전달과 관련된 기능을 수행한다 [15].

포유류 세포 유래 세포밖 소포체를 구성하는 핵산 중 mRNAs와 miRNAs는 마이크로어레이나 차세대 염기서열 분석을 통해 어떤 종류가 존재하는지 규명되어 왔다. 세포밖 소포체에는 mRNAs와 miRNAs 외에도 rRNAs, tRNAs, DNAs도 존재하는 것이 알려져 있다 [16, 17]. 세포밖 소포체에는 유래하는 세포와 비슷한 정도로 존재하는 RNAs도 있지만, 유래하는 세포에 비해 세포밖 소포체에 많이 존재하는 특정한 RNAs도 있기 때문에, RNAs도 단백질과 마찬가지로 조절되는 기작을 통해 세포밖 소포체를 구성하게 됨을 추정할 수 있다 [7]. 세포밖 소포체를 통해 전달되는 mRNAs는 표적 세포에서 해당 mRNAs가 암호화하는 단백질의 발현을 증가시킬 수도 있으며, miRNAs가 전달될 경우, 표적 세포에서 해당 miRNAs가 표적으로 하는 mRNAs의 발현이 감소하기도 한다.

포유류 세포 유래 세포밖 소포체를 구성하는 지질은 박층 크로마토그래피 및 질량분석기를 통한 분석 등을 통해 규명되어 왔다. 포유류 세포 유래 세포밖 소포체에는 유래하는 세포에 비해서 phosphatidylserine, cholesterol, sphingomyelin, GM3 ganglioside가 많이 있음을 확인하였다 [7]. 세포밖 소포체에 존재하는 지질은 세포밖 소포체의 생성과 안정성, 기능에 기여한다. Phosphatidylserine은 세포밖 소포체가 생성되는 데 관여하고, cholesterol, sphingomyelin, GM3 ganglioside는 전체적으로 세포밖 소포체의 안정성을 높인다. 또한, 암세포에서 유래하는 세포밖 소포체는 sphingomyelin을 통해 혈관 신생을 촉진함이 알려져 있다 [18].

2.1.2. 박테리아 유래 세포밖 소포체의 구성 성분

박테리아 유래 세포밖 소포체는 그람 음성 박테리아 유래 세포밖 소포체와 그람 양성 박테리아 유래 세포밖 소포체로 분류된다. 박테리아 유래 세포밖 소포체는 단백질, 지질, 핵산 그리고 독성 인자로 구성되어 있다 [2]. 그람 음성 박테리아 유래 세포밖 소포체는 지질다당류(lipopolysaccharides, LPS)를 갖고 있으며, 그람 양성 박테리아 유래 세포밖 소포체는 리포테이코산(lipoteichoic acids, LTA)를 갖고 있다.

그람 음성 박테리아 유래 세포밖 소포체는 1960년대에 발견된 이후, 구성 성분에 대해서는 주로 단백질 성분을 확인하는 연구가 이뤄져 왔다. 초기에는 웨스턴블롯을 이용하여 단백질 성분을 확인하는 연구가 이뤄져 왔고, 외막 단백질(outer membrane proteins) 등이 그람 음성 박테리아 유래 세포밖 소포체에 있음이 입증되었다 [19]. 하지만, 10여 년 전부터 질량분석기를 이용한 분석을 이용하여 그람 음성 박테리아 유래 세포밖 소포체 단백체를 확인한 이후, 질량분석기를 이용한 고속 처리 기법은 그람 음성 박테리아 유래 세포밖 소포체의 단백체를 분석하는 방법으로 자리 잡았다. 다양한 종류의 그람 음성 박테리아 유래 세포밖 소포체의 단백체를 분석한 결과, 유래하는 세포와 비교했을 때 세포 바깥 영역(extracellular region), 외막, 주변 세포질(periplasm)와 관련된 단백질이 많았고, 내막(inner membrane)과 관련된 단백질은 적었다 [20]. 단백질 외에도 지질, 핵산도 그람 음성 박테리아 유래 세포밖 소포체에 있음이 입증되었으나, 단백질에 비해서는 아직 알려진 바가 적다. 한편, 그람 양성 박테리아 유래 세포밖 소포체의 경우, 2009년에야 처음 발견되었기 때문에 [21] 그람 음성 박테리아 유래 세포밖 소포체에 비해 연구된 바가 적다. 하지만, 질량분석기를 이용한 분석을 통해 여러 그람 양성 박테리아 유래 세포밖 소포체의 단백체를 확인하는 연구들이 이뤄지고 있다.

2.2. 세포밖 소포체의 기능

세포밖 소포체는 생물학적 활성을 가지고 있는 다양한 물질로 구성되어 있어 다양한 생물학적 기능을 수행할 수 있다. 세포밖 소포체가 표적 세포와 상호작용하는 기작으로는 리간드-수용체 상호작용(ligand-receptor interactions), 결합(fusion) 그리고 내포 작용(endocytosis) 등이 있다 [8]. 다양한 세포에서 유래하는 세포밖 소포체가 표적 세포와 상호작용하면서 정상적인 상황에서 생리적 기능을 수행하기도 하고, 질병을 유발하는 병리적 기능을 수행하기도 한다.

2.2.1. 포유류 세포 유래 세포밖 소포체의

포유류 세포 유래 세포밖 소포체가 수행하는 다양한 생리적 기능으로는 지혈, 조직 재생, 줄기세포 유지, 염증/ 면역 반응 조절, 배아 발달 등이 있다 [22, 23]. 혈관 내에는 단핵구, 내피세포, 혈소판 등 다양한 세포에서 유래하는 세포밖 소포체들이 존재하는데, phosphatidylserine을 가지고 있는 세포밖 소포체는 혈액 응고를 촉진한다 [24]. 또한, 줄기세포에서 유래하는 세포밖 소포체는 급성 신장/ 간 손상 모델에서 조직 재생을 매개할 수 있다 [25]. 한편 면역세포에서 유래한 세포밖 소포체는 IL-1β 같은 염증성 사이토카인을 전달하거나, 직간접적으로 항원 제시하는 등을 면역 반응을 촉진할 수도 있다 [26, 27].

TGF-β는 억제성 사이토카인을 전달하거나, T 세포 활성화를 억제하는 방식 등을 통해 면역 반응을 억제할 수도 있다 [27, 28]. Wnt 등의 막 부착 형태 형성 물질 (membrane-bound morphogen)을 가진 세포밖 소포체는 대응하는 수용체에 붙어 배아 발달에 관여하는 신호 전달 경로를 촉진하기도 한다 [29].

한편, 포유류 세포 유래 세포밖 소포체는 다양한 질병을 유발하는 병리적 기능을 수행하기도 한다. 특히, 종양 미세 환경(tumor microenvironment)에서 암세포 유래 세포밖 소포체는 매우 다양한 기능을 수행한다. 암세포 유래 세포밖 소포체는 sphingomyelin을 통해 내피세포에 작용하여 분열, 이동, 관 형성을 촉진하여 혈관 신생을 증진시킨다 [18]. 그리고 단핵구를 골수 유래 억제 세포(myeloid-derived suppressor cells)로 분화시키기도 한다 [30]. 이와 함께, 다른 면역 세포에도 작용하는데, 세포독성 T 세포의 사멸을 촉진하거나 조절 T 세포의 분화를 촉진하여 항암 면역 작용을 억제시키기도 한다 [31]. 이를 통해, 암세포 유래 세포밖 소포체는 종양 미세 환경에서 암의 진행을 촉진하도록 하는 기능을 수행한다는 것을 알 수 있다.

2.2.2. 박테리아 유래 세포밖 소포체의 기능

박테리아 유래 세포밖 소포체는 우선 박테리아가 인접한 박테리아와 상호 작용하는 데 활용될 수 있다. 녹농균(Pseudomonas aeruginosa) 유래 세포밖 소포체는 정수 인지 분자(quorum sensing molecule)를 가지고 있어서 다른 박테리아와 상호작용하는 것이 알려져 있다 [32]. 박테리아 유래 세포밖 소포체는 항생제 내성에 관여하기도 한다. 황색포도상구균(Staphylococcus aureus) 유래 세포밖 소포체는 β-lactamase를 가지고 있어서 β-lactam 계열 항생제에 저항성이 없는 박테리아들이 β-lactam 계열 항생제가 있는 경우에도 생존할 수 있게 하기도 한다 [33]. 이 외에도 박테리아 유래 세포밖 소포체는 경쟁하는 박테리아를 제거하는 데도 이용될 수 있다. 녹농균 유래 세포밖 소포체는 murein hydrolase를 가지고 있어서 경쟁 박테리아의 세포벽을 구성하는 펩티도글리칸(peptidoglycan) 층을 분해하여 경쟁 박테리아를 제거하는 기능을 수행한다 [34, 35].

박테리아 유래 세포밖 소포체는 숙주 세포와 상호 작용하는 데에도 활용될 수 있다. 실제로 박테리아 유래 세포밖 소포체는 유입 경로에 따라 다양한 염증 반응을 숙주에서 유발할 수 있다. 대장균(Escherichia coli) 유래 세포밖 소포체는 생쥐의 복강으로 주입했을 때, 패혈증과 유사한 전신 염증 반응 증후군(systemic inflammatory response syndrome)을 유발할 수 있다 [36]. 녹농균 유래 세포밖 소포체나 아시네토박터 바우마니(Acinetobacter baumannii) 유래 세포밖 소포체를 생쥐의 비강으로 주입하면 호흡기 염증을 유발할 수 있다 [32, 37]. 그 외에도, 황색포도상구균 유래 세포밖 소포체는 피부에서 α-hemolysin을 통해 아토피성 피부염을 유발할 수도 있다 [38]. 한편, 박테리아 유래 세포밖 소포체의 시간에 따른 생체 내 분포와 여파를 생쥐의 복강으로 주입하여 분석한 연구에서, 세포밖 소포체는 3시간 이내에 생쥐의 전신으로 퍼졌고, 혈청과 기관지 세척액 내의 TNF-α와 IL-6의 농도를 높였으며, 혈액 내 백혈구와 혈소판의 수를 줄였고, 체온도 낮아졌다는 결과를 얻었다 [39]. 이는 박테리아 유래 세포밖 소포체가 생체 내에서 장거리 정보교환의 효율적인 매개체임을 시사한다.

2.3. 세포밖 소포체를 이용한 진단/ 치료

세포밖 소포체가 최근 주목받게 된 이유는 질병의 진단과 치료에 매우 유용하게 사용할 수 있기 때문이다. 최근 비침습적 액체 생검(liquid biopsy)을 질병 진단에 활용하고자 하고 있다. 그중 한 가지는, 다양한 체액에서 분리할 수 있는 세포밖 소포체를 활용하여 새로운 진단 표지자를 발굴하고, 이를 이용하여 질병을 진단하는 것이다. 그리고, 세포밖 소포체는 생리적 기능을 수행하고, 특정 세포나 조직으로 전달할 수 있도록 할 수 있기 때문에 질병 치료제, 약물 전달, 백신으로 활용할 수 있다.

2.3.1. 세포밖 소포체를 이용한 진단

세포밖 소포체를 진단에 활용하기 좋은 이유로는 세포밖 소포체가 유래하는 세포들의 상태를 반영하고 있다는 점이다. 흑색종 세포 유래 세포밖 소포체는 정상 멜라닌 세포(melanocytes) 유래 세포밖 소포체에 비해 78 kDa glucose-regulated protein, hyaluronan, proteoglycan link protein-1, annexin A1 등의 발현 정도가 높다고 보고된 바가 있다 [40]. 그리고, 전이성이 다른 대장암 세포 유래 세포밖 소포체의 단백체를 분석한 결과에서 전이성이 낮은 대장암 세포 유래 세포밖 소포체에는 세포 부착(cell adhesion) 관련 단백질이 많았던 반면, 전이성이 높은 대장암 세포 유래 세포밖 소포체에는 암 진행과 관련된 단백질이 많았다 [41].

한편, 세포밖 소포체에는 막 단백질이 많이 있는데, 이러한 막 단백질들은 진단 표지자로 활용할 수 있다. 통상 혈액에는 albumin, immunoglobulin 같은 단백질이, 소변에는 Tamm-Horsfall protein 같은 단백질이 많아서 질병을 진단하는데 애로 사항이 많다 [42, 43]. 하지만, 체액에서 세포밖 소포체를 분리하면 이러한 체액 자체에 많은 단백질들을 제거할 수 있고, 상대적으로 체액에서는 적었던 막 단백질을 활용하면 진단에 적용하기 쉽다. 그리고, 세포 밖에는 분해 효소가 많이 존재하는데, 세포밖 소포체는 진단 표지자로 활용할 수 있는 단백질과 핵산을 분해 효소로부터 보호할 수 있기 때문에 진단에 활용하기 용이하다 [44].

2.3.2. 세포밖 소포체를 이용한 치료

세포밖 소포체를 이용한 치료가 주목받게 된 계기는 세포밖 소포체가 중간엽 줄기세포(mesenchymal stem cells, MSCs) 매개 심장 보호(cardioprotection)의 중요한 요소라는 것이 밝혀졌기 때문이다 [45]. 이후 세포밖 소포체를 이용하여 심장과 간 조직을 재생하는 연구가 이루어져 조직 재생에 세포밖 소포체가 살아있는 세포에 비해서 많은 장점을 가지고 있다는 것이 증명되고 있다 [46, 47]. 세포밖 소포체는 살아있는 세포가 아니기 때문에 오래 보관하고 운송할 수 있다. 그리고, 분열하지 않기 때문에 포유류 유래 세포밖 소포체의 경우 종양 발생 우려가 낮고, 박테리아 유래 세포밖 소포체의 경우 감염 우려가 낮다. 이와 함께 세포밖 소포체는 다른 나노 전달체와 비교해도 다양한 장점을 가지고 있다. 세포밖 소포체는 세포에서 유래했기 때문에 면역원성이 낮고 세포와 동일한 막 위상(membrane topology)을 갖고 있어 유전자 조작을 통해 다양한 막 단백질을 발현시킬 수 있어 특정 세포나 조직으로 약물/ 백신을 전달할 수 있다. 또한, 세포밖 소포체는 막과 내강이 존재하기 때문에 다양한 약물을 탑재할 수 있어 세포막을 통해 약물을 손쉽게 표적 세포로 전달할 수 있다.

하지만, 자연적으로 분비되는 세포밖 소포체의 양은 제한적이기 때문에, 세포밖 소포체 모사체를 이용한 치료가 시도되고 있다. 세포밖 소포체 모사체를 제조하기 위해, 세포에 약물을 처리하여 탑재하고, 압출법을 시행한 다음, 약물이 탑재된 세포밖 소포체 모사체만을 밀도 구배 초고속 원심분리를 통해 분리하는 방법을 사용할 수 있다 [48]. 세포밖 소포체 모사체는 자연적으로 분비되는 세포밖 소포체보다 수율이 훨씬 높고, 약물 전달 효율은 유사하기 때문에 세포밖 소포체를 이용한 치료의 대체재로 주목받고 있다. 이를 근거로 췌장 베타 세포를 이용하여 만든 세포밖 소포체 모사체를 이용하여 생쥐에서 골수 유래 세포를 인슐린 생산 세포로 만든 연구가 존재한다 [49].

3. 결론

세포밖 소포체는 생물학적 활성을 보이는 다양한 물질로 이루어져 있고, 다양한 생리적/ 병리적 기능을 수행하며, 이에 따라 다양한 질병의 진단과 치료에 활용될 수 있기 때문에 최근 10여 년 사이에 급부상한 연구 분야이다. 이에 따라 다양한 연구 그룹들이 세포밖 소포체를 연구하고 있지만, 명칭, 특성화 방법(characterization methods), 구성 성분/ 기능 연구 방법 등 많은 부분에서 부족한 점이 많다. 이를 해결하기 위해서 최근 ISEV에서는 세포밖 소포체를 이용한 연구를 위한 최소한의 가이드라인을 제시하였고, 식품의약품안전처에서도 세포밖 소포체를 이용한 치료제 품질, 비임상 및 임상 평가 가이드라인을 제시한 바 있다 [50, 51]. 가이드라인의 정립과 더 많은 연구를 통해 세포밖 소포체를 분리하고 분석하는 방법을 보다 효율적으로 개발해 나간다면 세포밖 소포체 연구 분야의 발전을 통해 인간의 삶의 질을 보다 윤택하게 할 수 있을 것이다.

4. 참고 문헌

==> 첨부파일(PDF) 참조
 

1‘엑소좀’은 RNA degradation에 관여하는 ‘엑소좀 복합체(exosome complex)’에도 사용되는 표현이기도 하므로, 명칭의 혼선을 막기 위해서라도 ‘세포밖 소포체’라는 명칭을 사용하는 것이 적합하다.

 

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이재욱(2020). 세포밖 소포체(엑소좀) 연구 동향. BRIC View 2020-T07. Available from https://www.ibric.org/myboard/read.php?Board=report&id=3428 (Feb 04, 2020)
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