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유전자 수준에서 초음파의 생리작용과 치료응용

전문가 제언: ○ 생물학 영역에 있어서 초음파는 세포파괴와 고분자의 절단 등에 이용되고 있다. 의학영역에 있어서 초음파는 진단의학의 필수 기술이며 또한 암온열요법, 결석파괴, 백내장 수술, 혈전용해 등 치료의학에도 광범위하게 사용되고 있다. 최근의 초음파 연구의 발전에 힘입어 초음파에 의해 유전자 도입이 가능성, 유전자 제어 세포고사의 유발 및 유전자 발현이 변환 등 초음파의 분자 생물학적 효과가 조금씩 밝혀지고 있다. 이 리뷰에서는 유전자 수준에서 본 초음파의 분자적 생체작용과 치료응용의 가능성에 대해서 기술하였다.

○ 생체에 대한 초음파의 작용은 열적 작용과 비열적 작용이 있으며 또한 후자는 공동화 작용과 비공동화 작용으로 분류된다. 공동화 현상은 미세기포의 생성, 팽창과 압축을 반복하면서 성장한 뒤 붕괴하는 일련의 과정으로 구성된다. 따라서 공동화 현상이 초음파에 의한 특징적인 생물작용의 가장 중요한 인자이며 후에 기술할 초음파에 의한 세포고사 유도와 유전자 도입 등에도 밀접하게 관련되어 있다.

○ 세포고사는 유전자 수준에서 프로그램 된 세포사로 생체의 항상성 유지와 노화 등 다양한 부분에서 중요한 역할을 담당하고 있다. 세포고사의 유발인자에는 사이토카인, 약제, 온열, 방사선 등이 보고되어 있지만, 초음파처럼 기계적인 자극에 의한 보고 예는 매우 적다. 근년 Ashush 등은 집속(集束) 펄스초음파가 세포고사를 유발한다는 것을 처음으로 밝혀졌다. 여기에 초음파에 의한 공동화 현상이 기여한다는 것이 명확해졌다.

○ 초음파 조영제의 병용에 의해 초음파 유전자 도입은 초기의 보고에 비해서 비약적으로 도입 효율이 상승했지만 그 효율은 아직 충분하지 않다. 초음파에 의한 유전자 도입효율이 리도카인의 농도와 온도에 따라 상승하고 양자를 병용하면 현저한 도입효율 상승이 관찰되었다. 이러한 결과는 유전자 도입에서 초기의 장벽이 되는 세포막의 변형이 유전자 도입 효율의 향상에 기여한다는 것을 나타낸다.

저자: Yoshiaki Tabuchi, Ichiro Takasaki, Ryohei Ogawa, FERIL, Loreto Jr. B., Takashi Kondo
자료유형: 학술정보