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세포 내로 단백질을 효율적으로 전달하는 생체분자 나노구조체 개발

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2019년 01월 17일 14:11 프린트하기

김학성 KAIST 생명과학과 교수(왼편)와 류이슬 연구원(오른편) 등으로 이뤄진 공동연구진이 세포 내로 단백질을 효율적으로 전달하는 생체분자 나노구조체를 개발했다.  차세대 의약품으로 주목받고 있는 단백질 치료제 개발에 박차를 가해줄 것으로 기대된다.-한국연구재단 제공
김학성 KAIST 생명과학과 교수(왼편)와 류이슬 연구원(오른편) 등으로 이뤄진 공동연구진이 세포 내로 단백질을 효율적으로 전달하는 생체분자 나노구조체를 개발했다. 차세대 의약품으로 주목받고 있는 단백질 치료제 개발에 박차를 가해줄 것으로 기대된다.-한국연구재단 제공

세포 속으로 단백질을 효율적으로 전달하는 생체분자 나노구조체가 개발됐다. 화합물보다 반응 부위를 구별해내는 능력이 우수해 차세대 의약품으로 주목받는 단백질 치료제에 활용될 것으로 기대를 모으고 있다. 

 

김학성 KAIST 생명과학과 교수와 류이슬 연구원, 이중재 강원대 생화학과 교수, 강정애 한국원자력연구원 연구원은 단백질 전달 효율을 높이는 방법을 알아냈다고 17일 밝혔다. 이 연구는 국제학술지 ‘스몰’ 지난해 12월 28일자에 발표되기도 했다


단백질 치료제는 저분자 화합물보다 반응 부위를 구별해내는 능력이 우수해 차세대 의약품으로 주목받고 있다. 하지만 크기나 표면 전하 문제로 세포 안으로 제한적으로 전달된다. 기존의 방법은 대부분 화학적 소재를 쓰기 때문에 독성이 높고 화학 합성을 하다보니 균일하지 않아 실어나를 단백질의 양을 조절하기 어렵다. 

 

한국연구재단 제공
한국연구재단 제공

연구진은 생체 분자인 DNA를 기반으로 나노 구조체를 제작했다. DNA와 DNA의 특정 염기서열을 인식해 결합하는 유전자 편집 방식인 ‘징크핑거’를 이용했다. 


이 나노 구조체는 균일하고 생체 친화적고 높은 전달 효율을 보인 것으로 나타났다. DNA 분자 내 징크 핑거 결합 서열과 길이를 조절해

 

단백질의 양을 균일하게 조절했고 구조체의 독성도 낮았다. 연구진은 “세포 표적용 생체분자와 항암 효능이 있는 단백질을 이용하여 나노 구조체를 제작해 이를 다양한 세포에 적용하여 나노 구조체의 세포 특이적 전달 및 범용성을 확인했다”고 말했다. 실제로 폐암 동물을 대상으로 실험한 결과 해당 구조체가 항암 물질을 잘 전달해 높은 항암 효과가 입증되기도 했다.


연구진에 따르면 해당 구조체의 제조공정도 복잡하지 않다. 먼저 금 나노입자 표면에 DNA를 부착한다. 그런 다음 아연 집게를 이용해 각 DNA 가닥에 암 세포를 목표 생체분자와 항암 단백질을 결합시키면 제작이 완료된다.


김학성 교수는 “생체 적합한 소재인 DNA와 단백질의 상호작용을 이용하여 세포 내로 단백질을 효율적으로 전달하는 새로운 나노 구조체를 개발했다”며 “세포 내 단백질 치료제의 전달 뿐 아니라 동반 진단용으로 광범위하게 활용될 것으로 기대된다”고 말했다. 

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