인류의 평균 수명이 늘어나면서 질병과 건강에 대한 관심이 높아지고 있습니다. '암(Cancer)' 질환과 관련하여 국내 성인 3명 중 1명이 암을 겪는다는 통계에서 볼 수 있듯, 암은 흔한 질병이 되었으며 치료를 위한 많은 연구가 이뤄지고 있죠. 특히 나노구조체를 이용한 암 치료제가 암세포에 효과적으로 전달되도록 하는 연구가 활발하게 진행되고 있습니다.
국내 연구진이 DNA를 접는 기술을 통해 원하는 형태의 DNA 나노구조체를 제작했습니다. 효과적인 세포 암 치료의 가능성으로 주목받고 있다고 합니다.
한국과학기술연구원 의공학연구소 류주희 박사팀은 다나파버 암 연구소(Dana-Farber Cancer Institute) 윌리엄 시(William Shih) 교수 연구진과 공동연구를 통해 DNA 접기 기술을 개발하여 기존의 나노구조체 제조방법으로는 만들기 어려운 다양한 형태의 DNA 나노구조체를 제작했습니다. 또한 공동연구진은 이 기술로 정교하게 제작된 여러 형태의 나노구조체들의 세포 침투도를 분석했다고 밝혔습니다.
최근 학계의 연구결과에서는 나노구조체의 모양과 크기에 따라서 세포에 침투할 수 있는 성질이 크게 달라진다는 점이 대략적으로 밝혀졌으나, 이 나노구조체를 원하는 모양과 크기로 만들기가 매우 어려워서 정교한 연구를 수행하기는 어려운 실정이었습니다.
연구진이 개발한 DNA 접기 기술은 뼈대가 되는 하나의 긴 DNA에 상호보완적인 여러 개의 짧은 DNA들을 이용하여 종이접기 하듯이 접어서, 원하는 형태의 나노구조체를 만드는 것입니다. DNA 가닥들이 결합을 통해 이중나선을 형성하면서 특정형태를 이루는데, 다양한 형태의 구조체를 수 나노미터(nm, 10억분의 1m) 크기로 정밀하게 만들 수 있습니다. 정교한 제어를 통해 만들어진 DNA 나노구조체는 뛰어난 생체 적합성 등으로 약물전달체로 밝은 전망을 가지고 있죠.
연구진은 11가지 종류의 서로 다른 크기와 모양을 가진 DNA 나노구조체를 제작해 다양한 세포에 침투시키는 실험을 진행했습니다. 그 결과, 모든 세포에서 나노구조체의 조밀함이 높을수록 세포로의 침투도가 높아지는 것을 확인했대요. 구조체의 내부가 채워져 조밀함이 높은 나노구조체의 경우 같은 무게의 대조군에 비해 15배 이상 향상된 세포 투과도를 나타냈습니다.
KIST 류주희 박사는 "이번 연구 결과로 DNA 접기 기술을 통해 세포 침투 능력이 우수한 나노구조체를 제작하는 것이 가능해졌다. 향후 이 기술로 DNA 나노구조체가 암 치료제와 같은 약물 전달을 위한 전달체로 활용되는데 큰 기여를 할 것으로 기대한다"고 밝혔습니다.
본 연구는 과학기술정보통신부 지원을 바탕으로 한 KIST 기관고유사업으로 수행됐습니다. 연구 결과는 <Nano Letters>에 게재됐습니다.
