사진 왼쪽부터 KAIST 김봉수, 이상엽 교수. © News1


KAIST 연구진이 유전자를 세포의 핵에 직접 전달할 수 있는 ‘금 나노선 세포 주사기’를 개발했다.15일 대학 측에 따르면 화학과 김봉수 교수와 생명화학공학과 이상엽 특훈교수가 이번 연구를 공동으로 수행했다.

공동 연구팀은 직경이 100나노미터 정도로 매우 가는 금 나노선에 유전자를 부착해 세포의 핵에 정교하게 찌른 후, 전기 신호로 유전자를 전달하고 유전형질을 발현시키는데 성공했다.

이 주사기를 이용하면 세포 내부의 원하는 위치와 시간에, 필요한 양만큼 유전 물질이나 단백질 등을 정교하게 전달할 수 있다고 연구진은 설명했다.

인체 약 100조 개의 세포는 주변 세포와 유기적으로 신호를 교환하면서 고차원 생명활동을 수행한다. 특히 단일 세포에 생활성(bioactive) 분자를 선택적으로 전달하는 기술은 질병 치료법을 개발하는데 필수적이다.

이 과정에서 세포에 주사기를 꽂고 물질을 전달할 때 세포를 다치지 않게 하는 것이 무엇보다도 중요한데, 이를 위해 다양한 나노소재를 이용한 전달 방법이 연구되고 있다.

연구팀은 이번에 개발한 주사기를 이용, 녹색 형광을 내는 단백질을 만드는 DNA를 세포 핵 안으로 전달한 뒤 세포에서 녹색 형광이 나오는 것을 관찰함으로써 DNA가 성공적으로 전달된 것을 확인했다고 밝혔다.

DNA를 세포 핵 안으로 제대로 전달하면 세포는 DNA로부터 정보를 받아 단백질을 만들어내게 된다.

김 교수는 “금 나노선 나노주사기는 지금까지 보고된 DNA 전달 주사기 중 가장 가늘어서 세포에 상처를 전혀 주지 않고도 핵 안에 정교하게 삽입할 수 있다”며 “이 주사기는 유전물질이나 단백질을 정교하게 전달해 유전현상 및 세포현상을 조절 및 연구하는데 대단히 유용하다”고 밝혔다.

또 “특히 유전자 치료요법, 표적형 약물 전달 개발, 세포 내 신호전달의 연구에서 선도적 역할을 할 수 있을 것”이라고 덧붙였다.

이번 연구결과는 나노 분야 세계적 권위지인 ‘나노 레터스(Nano Letters)’ 5월 2일자 온라인 판에 게재됐으며, 강미정 박사과정 학생과 유승민 박사가 연구에 참여했다.

▲금 나노선 주사기
금 나노선 표면에 유전자를 붙인 뒤 금 나노선에 -1 V 정도의 전기를 걸어줘 유전자를 탈착시키는 장치다.


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