항암의약품 적용 가능한 DNA 기반 나노 물질 개발

자료=한국연구재단

국내 연구진이 DNA 기반 나노 물질을 개발해 세포 내 질병 타겟에 단백질 치료제를 전달하는 기술이 향상됐다.

한국연구재단은 17일 KAIST 김학성 교수·류이슬 박사, 강원대 이중재 교수, 한국원자력연구원 강정애 박사 연구진이 DNA를 기반으로 나노 물질을 개발해 세포 속으로의 단백질 전달 효율을 높였다고 밝혔다.

카이스트 김학성 교수(왼쪽), 류이슬 박사 사진=한국연구재단

단백질 치료제는 저분자 화합물에 비해 반응 부위를 구별해내는 특이성이 우수해 차세대 의약품으로 활발히 개발되고 있다. 단백질 치료제가 탁월한 효과를 내기 위해서는 치료용 단백질이 세포 내로 효율적으로 전달되는 기술이 선행돼야 한다.

지금까지는 화학적 합성법 등으로 단백질 전달체를 제작해 왔지만, 생체 독성, 낮은 전달 효율, 복잡한 제조공정과 효과가 일관적이지 않은 재현성 등이 과제로 남아있다.

연구팀은 생체 분자인 DNA를 기반으로 나노 구조체를 제작해, 생체 친화적이면서 특정 세포로의 높은 전달 효율을 보였다. 특히 다양한 단백질을 전달할 수 있는 범용적인 기술로서, 폐암 동물 모델에서도 항암 물질을 전달해 높은 항암 효과를 입증했다.

제조공정도 복잡하지 않다. 먼저 금 나노입자 표면에 DNA를 부착한다. 그 다음 DNA의 특이적 염기서열을 인식해 결합하는 단백질인 징크 핑거를 이용, 각 DNA 가닥에 암 세포를 표적하는 생체분자와 항암 단백질을 결합시켜 제작한다.

DNA와 징크 핑거 간의 상호작용을 이용하기 때문에, DNA 서열과 길이를 조절해 나노 구조체에 탑재되는 단백질의 양을 손쉽게 조절할 수 있다.

김학성 교수는 "생체 적합한 소재인 DNA와 단백질의 상호작용을 이용해 세포 내로 단백질을 효율적으로 전달하는 새로운 나노 구조체를 개발한 것"이라고 설명했다. 김 교수는 "세포 내 단백질 치료제의 전달 뿐 아니라 동반 진단용으로 광범위하게 활용될 것으로 기대된다"라고 말했다.

한편, 이 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단 기초연구사업 지원으로 진행됐다. 권위 있는 국제학술지 '스몰(Small)'에도 작년 12월 28일 표지논문으로 게재됐다.

monarch@fnnews.com 김만기 기자

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