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