연구성과

암의 진단부터 치료까지 "낚시"하듯 간단히 해결하는 똑똑한 나노 호박 (2010.12.20)

2011-01-12755

– POSTECH 김기문교수팀, 쿠커비투릴 이용해 세포막단백질 분리 첫 성공
– 쿠커비투릴의 진단-치료 광범위한 실제 활용도 첫 증명 … Nature Chemistry 게재

발견된 지 고작 100년 된 둥글넓적한 나노크기의 호박모양 물질이 모든 종류의 암 분석과 치료, 줄기세포(stem cell)의 분석을 낚시하듯 간단히 해결하는 ‘만능’ 호박임을 증명하는 연구결과가 발표돼 학계의 이목을 모으고 있다.
특히 이 ‘나노 호박’은 질병 분석 뿐만 아니라 치료까지 부작용 없이 수행할 수 있어 바이오칩, 신약 등 생명공학 분야의 패러다임을 새롭게 바꿀 것으로 기대되고 있다.

POSTECH WCU 첨단재료과학부 김기문 교수(지능초분자연구단장), 박사과정 이돈욱씨․분자생명과학부 류성호 교수․POSTECH 바이오벤처기업 노바셀테크놀로지(대표이사:이태훈) 공동연구팀은 속이 빈 호박모양을 하고 있는 화합물 ‘쿠커비투릴(Cucurbituril)’을 이용, 세포에서 세포막 단백질만을 분리해내는데 세계 최초로 성공했다.
세계적인 과학저널 네이처의 자매지인 ‘네이처 케미스트리(Nature Chemistry)’ 온라인판 최신호를 통해 발표되는 이번 연구성과는 지금까지 질병 분석을 위해 세포막 단백질을 분리하는데 사용되던 아비딘-바이오틴 결합물*에 비해 쿠커비투릴이 뛰어난 분석결과를 얻을 수 있다는 사실을 실제로 증명해낸 결과다.

세포 표면에 위치해 세포가 주위 환경을 인지하는 통로 역할을 하는 세포막 단백질은, 세포마다 구성이 달라 질병의 진단 뿐 아니라 부작용이 적은 치료를 가능하게 해 최근 생명공학계에서 활발하게 연구되고 있는 단백질이다.
이 단백질을 분석하기 위해서는 세포막 단백질만을 분리하는 과정이 필수적이지만, 여기에 활용되고 있는 아비딘-바이오틴 결합물은 단백질과 결합물이 섞이기 쉽고, 화학적으로 안정성이 떨어져 정확한 결과를 얻기가 어려웠다.

그러나 POSTECH 연구팀은 쿠커비투릴과 페로센을 결합해 원하는 세포막 단백질을 세포로부터 분리해 간단하게 회수하는데 성공했으며, 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 약물전달체나, 질병 여부를 판단하는 바이오칩으로도 활용이 가능하다는 것을 증명한 것이다.
또, 크기가 작고 화학적•생물학적으로 안정적인 쿠커비투릴 페로센 결합체의 특징은 향후 생물학 기초연구 뿐 아니라, 세포나 조직의 정확한 이미징작업에도 크게 도움을 줄 것으로 전망된다.

쿠커비투릴 연구의 세계적 선도자로도 잘 알려져 있는 POSTECH 김기문 교수는 “이번 연구는 쿠커비투릴-페로센 기반의 결합물이 생물학 기초 연구는 물론 질병 치료와 진단 등 광범위한 분야에 활용가능하다는 사실을 증명한 첫 사례”라며 “향후 이 응용분야를 확대하는 한편 신약 개발 등을 위한 생물학과의 융합연구를 계속 진행할 예정”이라고 밝혔다.