한국과학기술연구원(KIST)은 20일 생체분자인식연구센터 정영도 박사팀이 울산과학기술원 곽상규 교수팀·유자형 교수팀, 퓨전바이오텍의 김채규 박사와 함께 암세포에 선택적으로 침투해 이를 사멸시키는 새로운 방식의 생화학적 나노머신을 개발했다고 밝혔다.
생화학적 나노머신은 특정 세포 환경에서 접힘, 펴짐 등 분자의 움직임을 통해 세포막을 뚫고 들어간 뒤 암세포를 죽이는 방식이다. 나노머신은 에너지를 사용해 기계적으로 움직이는 나노 크기의 구조체를 말한다.
연구팀은 단백질이 거대 구조의 축과 실제 움직이는 부분으로 분리돼있어 축을 중심으로 특정 부분만 의도적으로 움직일 수 있다는 사실에 주목했다.
연구팀은 이에 착안해 2나노미터(㎚) 수준의 나노 입자를 축으로 하고 유기 분자를 움직이는 부분으로 설계한 나노머신을 만들었고 세포막을 뚫고 직접 침투할 수 있도록 했다.
개발된 나노머신은 암 세포막을 만나면 접혔다 펴지는 기계적 움직임을 보였고 세포에 직접 침투해 세포소기관을 망가뜨려 사멸을 유도했다.
연구팀은 나노머신의 기계적 움직임을 더 정교하게 제어하기 위해 낮은 수소이온농도지수(pH) 환경에서만 풀리도록 설계된 걸쇠 분자를 나노 머신에 끼워 넣었다.
pH가 높은 정상 세포(pH 7.4 내외)에서는 나노머신의 움직임이 제한돼 세포 안으로 침투할 수 없지만, 암세포 주변(pH 6.8 내외)의 낮은 pH에서는 나노머신의 걸쇠 분자가 풀려 암세포에 침투할 수 있는 구조다.
정 박사는 "단백질이 환경에 따라 형태를 바꿔 생물학적 기능을 수행하는 것에서 아이디어를 얻었다"며 "기존 항암치료의 부작용을 극복할 수 있는 새로운 대안이 될 것"이라고 기대했다.
