필요한 곳에 지능적으로 유전자를 전달하고 이를 활용해 항암치료 효율을 극대화하는 기술이 개발됐다.
기초과학연구원(IBS) 복잡계 자기조립 연구단 김원종 그룹리더팀은 세포 내 수소이온 농도지수(pH)를 감응해 지능적으로 유전자를 전달하는 나노머신을 개발하고, 항암치료에 쓰이는 근적외선 광열치료 효과 극대화 원리를 규명했다고 26일 밝혔다.
이를 활용하면 질병 부위에 특정적으로 유전자를 방출시켜 질병세포 사멸을 유도할 수 있고, 동시에 항암 광열치료 효과도 높일 수 있다. 의약학, 보건의료, 암치료 등 다양한 분야에 적용될 것으로 기대된다.
연구팀은 금 나노입자에 pH 감응형 DNA(i-motif DNA)와 치료 유전자인 간섭 RNA(siRNA)를 붙여 조건에 따라 거동을 조절하는 지능적 DNA 나노머신을 개발했다.
연구팀은 i-motif DNA가 낮은 pH에서 모양을 변형해 서로 모이는 성질을 가진다는 점에 착안했다. i-motif DNA에 세포사멸을 유도하는 siRNA라는 핵산을 접합시켜 금 나노입자 표면에 붙였다. 이러한 금 나노입자는 세포 밖의 중성 pH에서는 siRNA를 품은 채로 흩어져 있다가, 세포 안으로 들어가면 세포 내의 낮은 pH에 감응해 서로 결합하면서 siRNA를 전달하는 사실을 규명했다.
동시에 금 나노입자가 서로 결합해 광열효과가 높아져 항암치료 효과 또한 획기적으로 높아짐을 확인했다. 빛에 의해 발생하는 고열을 이용한 항암치료(광열치료)는 빛에 감응하는 금 나노입자가 모여 있어야 효과가 높아지고, 이때 질병세포 사멸을 유도하는 유전자 치료를 병행하면 상승효과를 기대할 수 있다.
김원종 그룹리더는 “주위 환경에 따라 거동을 달리하는 지능적인 나노머신 개발로 유전자로 인한 세포사멸 유도와 빛에 의한 광열치료 효과를 획기적으로 높였다”며 “원하는 시간, 원하는 부위에 원하는 양의 유전자를 전달하는 스마트한 유전자 전달 시스템으로의 적용이 가능할 것으로 기대된다”고 밝혔다. 연구 성과는 미국화학회가 발간하는 나노분야 국제 저널인 ‘에이씨에스 나노(ACS Nano) 10일자 온라인판에 게재됐다.
권건호기자 wingh1@etnews.com
