DNA 나노구조체로 단백질을 세포 내부에 전달
- 세포 내 특정 물질을 표적하는 단백질 신약 개발에 응용 -
□ 세포 내 질병 타겟에 단백질 치료제를 전달하는 기술이 향상되었다. 김학성 교수‧류이슬 박사(KAIST), 이중재 교수(강원대), 강정애 박사(한국원자력연구원) 연구진이 DNA를 기반으로 나노 구조체를 개발해 세포 속으로의 단백질 전달 효율을 높였다고 한국연구재단(이사장 노정혜)은 밝혔다.
□ 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 선행되어야 한다.
ㅇ 지금까지는 화학적 합성법 등으로 단백질 전달체를 제작해 왔지만, 생체 독성, 낮은 전달 효율, 복잡한 제조공정과 효과가 일관적이지 않은 재현성 등이 해결되어야 할 과제로 남아있다.
□ 연구팀은 생체 분자인 DNA를 기반으로 나노 구조체를 제작하여, 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.
ㅇ 제조공정도 복잡하지 않다. 먼저 금 나노입자 표면에 DNA를 부착한다. 그 다음 징크 핑거*를 이용하여 각 DNA 가닥에 암 세포를 표적하는 생체분자와 항암 단백질을 결합시켜 제작되었다.
* 징크 핑거(zinc finger) : DNA의 특이적 염기서열을 인식하여 결합하는 단백질
ㅇ DNA와 징크 핑거 간의 상호작용을 이용하므로, DNA 서열과 길이를 조절하여 나노 구조체에 탑재되는 단백질의 양을 손쉽게 조절할 수 있다.
□ 김학성 교수는 “생체 적합한 소재인 DNA와 단백질의 상호작용을 이용하여 세포 내로 단백질을 효율적으로 전달하는 새로운 나노 구조체를 개발한 것”이라며, “세포 내 단백질 치료제의 전달 뿐 아니라 동반 진단용으로 광범위하게 활용될 것으로 기대된다”라고 연구 의의를 설명했다.
□ 이 연구 성과는 과학기술정보통신부‧한국연구재단 기초연구사업(글로벌연구실, 중견연구, 생애첫연구) 지원으로 수행되었다. 권위 있는 국제학술지 ‘스몰(Small)’에 12월 28일 표지논문으로 게재되었다.
