건국대 KU융합과학기술원 김진회 교수 연구팀(줄기세포재생공학과. 인간화돼지연구센터)이 생물학·의학 분야에서 실험의 대조군으로 가장 폭넓게 사용하는 디메틸설폭사이드(DMSO; Dimethyl sulfoxide)의 세포 독성에 대한 기전을 처음으로 규명했다고 18일 밝혔다.

한국연구재단의 이공학 분야 선도연구센터(SRC) 지원사업으로 수행한 이번 연구는 진단과 치료분야 최고 권위지인 ‘테라노스틱스Theranostics (IF: 8.712)’ 17일 온라인 판에 소개됐다.

식이유황은 상온에서 고체로 존재하면 MSN(DMSO2), 액상으로 존재하면 DMSO라고 부른다. DMSO는 항 염증 약리작용으로 인해 류마티스 관절염, 강직성 척추염, 습진, 여드름, 농포성 피부 질환, 치주염, 치수염에 주로 사용되며 다른 물질의 침투성을 높이는 성질로 인해 약물 운반체로서 기능성 화장품 등에도 자주 사용한다.

또 DMSO는 암세포 등으로 변성된 세포의 분화 유도와 세포 성장 억제 능력이 있는 것으로 보고돼 DMSO의 화학 구조식을 활용한 다양한 유도체인 HMBA, SBHA, SAHA, TSA와 같은 히스톤 탈아세틸화효소(Histone deacetylase) 억제제가 개발됐다. 이들 유도체는 다양한 암을 치료하기 위한 폭넓은 항암제로 사용하고 있다.

이 외에도 DMSO는 극성이 높고 무색 투명한 흡습성의 용제로 강한 용해력과 세포 조직으로의 침투성이 뛰어나 세포를 동해로부터 보존하는 능력이 뛰어나다. 이들 성질에 따라 세포동결보존은 물론 현재의 불치병을 미래에 치유하기 위한 수단인 ‘냉동인간보존’에도 널리 사용되고 있다.

물에 녹지 않는 시료를 제작하거나 생물학과 의학 분야의 실험 대조군으로 가장 널리 사용되는 DMSO는 이미 다양한 세포 손상을 야기하는 것으로 보고됐으나 DMSO가 어떻게 세포에 손상을 야기하는지에 대한 기전은 현재까지 밝혀지지 않았다.

김진회 교수는 이번 연구로 생쥐의 수정란을 모델로 사용해 DMSO의 처리는 삼투압, 활성산소와 캄슘 농도를 급속히 증가시킴을 알아냈다. 이는 오토파지(autophagy 자가포식)와 미토파지(Mitophagy)를 급격히 유도해 미토콘드리아의 손상과 세포의 발달 중단 및 세포의 사멸을 유도하고 연구팀은 이를 처음으로 규명했다.

또 DMSO가 처리된 수정란의 일부가 착상 전단계인 배반포까지 발달이 가능하더라도 이들 수정란은 착상 이상을 야기해 임신중 태아의 발달에 심각한 손상을 야기하고 산자 생산에 지대한 영향을 미친다는 사실 또한 처음으로 규명했다.
 
김 교수는 “이번 결과는 현재 생물학과 의학 실험에서 가장 폭넓게 대조군으로 사용하는 DMSO의 빈번한 부작용 발생 원인을 일부 설명할 수 있어 학술적으로 큰 의미가 있다”며 “DMSO의 심각한 부작용으로 인해 DMSO를 대조군으로 사용한 학계의 기존 패러다임에 대한 부분적인 수정이 불가피해졌다”고 밝혔다.