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DNA로 만든 ‘팝업북’? DNA 블록으로 항암제 나르는 나노 전달체 완성!

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2018년 06월 10일 16:15 프린트하기

연구팀이 만든 다양한 DNA 나노 구조체. - 사진 제공 KIST/나노레터스
연구팀이 만든 다양한 DNA 나노 구조체. - 사진 제공 KIST/나노레터스

약물을 포함한 채 세포 깊숙한 곳에 도달할 수 있는 나노 약물 전달체를 국내 연구팀이 DNA로 만드는 데 성공했다. 목표 암세포에 정확히 도달해야 하는 항암제에 응용 가능할 것으로 기대를 모으고 있다.


류주희 KIST 의공학연구소 선임연구원팀은 두 가닥의 사슬형 생체 분자인 DNA가 자신의 ‘짝’ 사슬과 서로 결합하는 특성을 이용해 DNA를 마치 ‘팝업북’처럼 만들었다. 팝업북은 미리 설계된 대로 종이를 오리고 붙여 둬서, 단순히 책을 펼치는 행위만으로 복잡한 구조가 만들어지도록 한 책이다. 마찬가지로, DNA가 스스로 짝과 붙는 특성을 이용하면, 아주 단순한 조건 변화만으로 복잡한 평면 또는 입체 구조가 저절로 만들어지도록 할 수 있다. 


류 연구원팀은 이 기술(DNA 접기 기술)을 이용해 길이가 50~400nm(나노미터, 1nm은 10억 분의 1m)인 막대와 고리, 원통, 정팔면체 등 총 11가지 모양의 입체 나노구조체를 생산하는 데 성공했다. 또 실제로 약물을 담아 세포에 보낼 수 있는지 확인했다. 인간 신장 배아세포 등 3종의 세포 1만 개를 준비한 뒤, 약물을 담은 11종의 입체 구조체를 각각 넣어 12시간 키웠다. 그 뒤 각각의 세포 내 침투율을 확인했다. 


그 결과, 긴 쪽과 짧은 쪽의 차이가 크지 않은 구조일수록, 그리고 크기가 큰 구조일수록 세포 내 침투 효율이 높다는 사실을 확인했다. 류 연구원은 “DNA 접기 기술을 이용해 세포 침투 능력이 뛰어난 나노구조체 제작이 가능함을 확인했다”며 “암치료제 등의 전달체로 활용될 수 있을 것”이라고 말했다. 연구 결과는 나노 분야 국제학술지 ‘나노레터스’ 5월 14일자에 발표됐다.

 

독일 뮌헨공대 연구팀이 만든 DNA 조립 나노구조. 톱니바퀴 모양을 하고 있다. 작은 V자 모양 구조를 이어 만들었다. - 사진 제공 뮌헨공대/네이처
독일 뮌헨공대 연구팀이 만든 DNA 조립 나노구조. 톱니바퀴 모양을 하고 있다. 작은 V자 모양 구조를 이어 만들었다. - 사진 제공 뮌헨공대/네이처
독일 뮌헨공대 연구팀이 만든 입체 공 구조를 묘사한 그래픽. 역시 DNA 접기 기술을 이용했다. -사진 제공 뮌헨공대/네이처
독일 뮌헨공대 연구팀이 만든 입체 공 구조를 묘사한 그래픽. 역시 DNA 접기 기술을 이용했다. -사진 제공 뮌헨공대/네이처


DNA 접기 기술은 작년 말 독일 뮌헨공대와 미국 하버드대 의대 등이 연이어 과학잡지 ‘네이처’와 ‘사이언스’ 등에 연구 결과를 발표하는 등 최근 크게 주목 받고 있는 나노 분야다. 당시 뮌헨공대 연구팀은 DNA로 다양한 형태의 나노 블록을 만든 뒤 이들을 조합해 더 크고 복잡한 톱니나 긴 관, 속이 빈 공 등의 나노구조체를 만드는 효율적인 대량생산 기술을 완성해 작년 12월 ‘네이처’에 발표했다. 하버드대 의대 팀은 마치 실로 뜨개질을 하듯 DNA를 엮어 하트나 마름모꼴 등 다양한 모양의 평면을 만드는 기술을 역시 작년 12월 ‘사이언스’에 선보였다.

 

뮌헨공대 연구를 이끈 헨드릭 디츠 독일 뮌헨공대 교수는 “DNA는 두 개가 서로 결합해 있을 때 에너지 측면에서 매우 안정적이다”며 “적절한 다른 한 짝의 DNA를 만들면, 한 가닥의 DNA로 거의 모든 모양의 나노 구조를 만들 수 있다”고 말했다.
 

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