모든 종류의 암 진단과 치료는 물론 줄기세포 분석까지 간단하게 해결하는 나노(10억분의 1) 크기의 호박모양 물질이 포스텍 연구팀에 의해 개발됐다.
포스텍은 WCU 첨단재료과학부 김기문 교수와 박사과정 이돈욱씨, 분자생명과학부 류성호 교수 및 포스텍 바이오벤처기업 노바셀 테크놀로지 공동 연구팀이 세계 최초로 속이 빈 호박모양인 화합물 ‘쿠커비투릴’을 이용해 세포에서 세포막 단백질만을 분리해 내는데 성공했다고 20일 밝혔다.
이 연구 결과는 세계적인 과학저널인 네이처 자매지 ‘네이처 케미스트리(Nature Chemistry)’ 온라인판 최신호를 통해 발표됐다.
이번 연구성과는 지금까지 질병 분석을 위해 세포막 단백질을 분리하는데 사용돼 온 아비딘-바이오틴 결합물에 비해 쿠커비투릴이 더 뛰어난 분석결과를 얻을 수 있다는 사실을 증명한 것으로 평가되고 있다.
연구팀에 따르면 세포 표면에 위치해 세포가 주위 환경을 인지하는 통로 역할을 하는 세포막 단백질은 세포마다 구성이 달라 질병의 진단뿐 아니라 부작용이 적은 치료를 가능하게 해 최근 생명공학계에서 활발하게 연구되고 있는 단백질이다.
이 단백질을 분석하기 위해서는 세포막 단백질만을 분리하는 과정이 필수적이지만 기존에 활용되고 있는 아비딘-바이오틴 결합물의 경우 단백질과 결합물이 섞이기 쉽고 화학적으로 안정성이 떨어져 정확한 결과를 얻기가 어려웠다.
연구팀은 이에 따라 쿠커비투릴과 페로센을 결합해 원하는 세포막단백질을 세포로부터 분리해 간단하게 회수하는데 성공한 뒤 기존 방법에 비해 분리의 효율성이 높고 원하지 않는 단백질에 의한 오염 가능성 역시 현저하게 낮아진다는 사실을 발견했다.
이 같은 실험결과는 암 등 질병세포에만 부작용 없이 작용하는 약물 전달체나 질병 여부를 판단하는 바이오칩으로도 활용이 가능하다는 것을 증명한 것이라고 연구팀은 설명했다.
특히 이번 연구가 질병 분석뿐 아니라 치료까지 부작용 없이 수행할 수 있어 바이오칩, 신약 등 생명공학 분야에 획기적인 변화를 가져올 것으로 기대했다.
김기문 교수는 “이번 연구는 쿠커비투릴-페로센 기반의 결합물이 생물학 기초 연구는 물론 질병 치료와 진단 등 광범위한 분야에 활용이 가능하다는 사실을 증명한 첫 사례”라며 “앞으로 응용분야를 확대하고 신약 개발 등을 위한 생물학과의 융합연구를 계속 진행할 계획”이라고 말했다.
<용어설명>
▲쿠커비투릴(Cucurbituril) = 둥글넓적한 호박 모양을 하고 있어 호박의 학명 ‘쿠커비타세’를 따서 만들어진 물질. 내부는 텅 비어있어 페로센 등 다양한 분자나 이온을 넣을 수 있으며 위와 아래는 다양한 이온을 붙일 수 있다.
특히 이 물질은 포스텍 김기문 교수가 다양한 활용 가능성을 밝혀내 세계적으로 크게 주목을 받고 있다.
▲아비딘-바이오틴 결합물 = 단백질의 일종인 아비딘과 비타민의 일종인 바이오틴을 결합한 것으로 자연계에서 가장 강한 결합을 하는 것으로 알려져 있다. 세포막 단백질의 분리에 활용되고 있으나 사용시 여러 조건을 까다롭게 맞춰야 하는 단점이 있다.
연합뉴스
포스텍은 WCU 첨단재료과학부 김기문 교수와 박사과정 이돈욱씨, 분자생명과학부 류성호 교수 및 포스텍 바이오벤처기업 노바셀 테크놀로지 공동 연구팀이 세계 최초로 속이 빈 호박모양인 화합물 ‘쿠커비투릴’을 이용해 세포에서 세포막 단백질만을 분리해 내는데 성공했다고 20일 밝혔다.
이 연구 결과는 세계적인 과학저널인 네이처 자매지 ‘네이처 케미스트리(Nature Chemistry)’ 온라인판 최신호를 통해 발표됐다.
이번 연구성과는 지금까지 질병 분석을 위해 세포막 단백질을 분리하는데 사용돼 온 아비딘-바이오틴 결합물에 비해 쿠커비투릴이 더 뛰어난 분석결과를 얻을 수 있다는 사실을 증명한 것으로 평가되고 있다.
연구팀에 따르면 세포 표면에 위치해 세포가 주위 환경을 인지하는 통로 역할을 하는 세포막 단백질은 세포마다 구성이 달라 질병의 진단뿐 아니라 부작용이 적은 치료를 가능하게 해 최근 생명공학계에서 활발하게 연구되고 있는 단백질이다.
이 단백질을 분석하기 위해서는 세포막 단백질만을 분리하는 과정이 필수적이지만 기존에 활용되고 있는 아비딘-바이오틴 결합물의 경우 단백질과 결합물이 섞이기 쉽고 화학적으로 안정성이 떨어져 정확한 결과를 얻기가 어려웠다.
연구팀은 이에 따라 쿠커비투릴과 페로센을 결합해 원하는 세포막단백질을 세포로부터 분리해 간단하게 회수하는데 성공한 뒤 기존 방법에 비해 분리의 효율성이 높고 원하지 않는 단백질에 의한 오염 가능성 역시 현저하게 낮아진다는 사실을 발견했다.
이 같은 실험결과는 암 등 질병세포에만 부작용 없이 작용하는 약물 전달체나 질병 여부를 판단하는 바이오칩으로도 활용이 가능하다는 것을 증명한 것이라고 연구팀은 설명했다.
특히 이번 연구가 질병 분석뿐 아니라 치료까지 부작용 없이 수행할 수 있어 바이오칩, 신약 등 생명공학 분야에 획기적인 변화를 가져올 것으로 기대했다.
김기문 교수는 “이번 연구는 쿠커비투릴-페로센 기반의 결합물이 생물학 기초 연구는 물론 질병 치료와 진단 등 광범위한 분야에 활용이 가능하다는 사실을 증명한 첫 사례”라며 “앞으로 응용분야를 확대하고 신약 개발 등을 위한 생물학과의 융합연구를 계속 진행할 계획”이라고 말했다.
<용어설명>
▲쿠커비투릴(Cucurbituril) = 둥글넓적한 호박 모양을 하고 있어 호박의 학명 ‘쿠커비타세’를 따서 만들어진 물질. 내부는 텅 비어있어 페로센 등 다양한 분자나 이온을 넣을 수 있으며 위와 아래는 다양한 이온을 붙일 수 있다.
특히 이 물질은 포스텍 김기문 교수가 다양한 활용 가능성을 밝혀내 세계적으로 크게 주목을 받고 있다.
▲아비딘-바이오틴 결합물 = 단백질의 일종인 아비딘과 비타민의 일종인 바이오틴을 결합한 것으로 자연계에서 가장 강한 결합을 하는 것으로 알려져 있다. 세포막 단백질의 분리에 활용되고 있으나 사용시 여러 조건을 까다롭게 맞춰야 하는 단점이 있다.
연합뉴스