'빛'으로 면역 반응 조절한다
'빛'으로 면역 반응 조절한다
  • 강지희
  • 승인 2019.10.21 16:45
  • 조회수 1098
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빛으로 치료가 가능하다고? 출처: pixabay
빛으로 치료가 가능하다고? 출처: pixabay

빛으로 면역 반응을 조절할 수 있는 길이 열렸습니다. KAIST 생명과학과 허원도 교수 연구팀은 빛으로 항체를 활성화시켜 특정 단백질을 억제하도록 만드는 '광유전학(Optogenetics) 기술'을 개발했습니다. 해당 연구는 <Nature Methods>에 게재됐습니다. 

 

'항체'에 주목했다

항체 조각과 Optobody 모식도. 출처: KAIST

감염이나 질병으로부터 우리 몸을 보호하는 방어 체계를 '면역'이라고 합니다. 항체는 Y자 형태의 단백질로 면역에서 가장 중요한 역할을 하는 물질 중 하나입니다. 각설탕보다 가루설탕이 물에 더 잘 녹는 것처럼, 긴 항체보다는 짧은 항체 조각이 세포 내에서 더 잘 녹습니다. 이런 특징 때문에 과학자들은 오래 전부터 항체 조각들을 생물학적 도구나 의약품 재료로 사용해왔죠.

 

연구팀이 주목한 것 역시 항체였는데요. 연구팀은 빛으로 항체의 활성을 조절하는 '옵토바디(Optobody, Optogenetically activated intracellular antibody)' 기술을 개발했습니다. 녹색형광단백질(GFP)을 인지하는 가장 작은 항체 조각인 'GFP 나노바디'에 청색광을 쬐어주면 재결합하고 활성화됐는데요. 관찰 결과, 활성화된 항체 조각이 세포 이동에 관여하는 단백질을 억제하는 걸 확인했습니다.

 

또한 연구팀은 옵토바디 기술을 GFP 나노바디 이외에도 기존에 널리 사용 중인 항체 조각들에 다양하게 적용할 수 있었는데요. 연구팀은 화학물질을 이용해 항체의 활성화를 조절하는 '케모바디(Chemobody, Chemically activated intracellular antibody)' 기술을 추가로 개발했습니다. 연구팀은 둘로 쪼개져 있던 항체 조각을 라파마이신(Rapamysin)으로 재결합시켜 활성화되는걸 확인했는데요. 옵토바디 기술과 마찬가지로 활성화 된 항체 조각이 세포 이동에 관여하는 단백질을 억제했습니다.

 

바이오 센서로도 이용 가능

 

이번 연구는 항체광유전학 기술을 개발해 항체 조각이 쪼개지면 비활성화되고 재결합하면 활성화된다는 것을 밝혔냈다는 점에서 의미가 있습니다. 각각의 단백질은 자신만의 기능을 갖는데요. 활성화된 항체가 특정 단백질을 억제했을 때 감소되는 기능을 추적하면 해당 단백질의 기능을 알 수 있죠. 또한 활성화된 항체를 단백질을 바이오 센서로 이용하는 것도 가능한데요. 실시간으로 활성되거나 이동하는 걸 관찰할 수 있기 때문입니다. 

 

기존의 항체 활성을 조절하는 방법은 화학물질을 이용해 항체의 발현을 유도하는 방법에 국한돼 있었습니다. 이에 항체 활성을 정밀하게 조절하기 어려웠는데요. 이번 연구로 빛을 이용해 빠른 시간 내에 항체를 활성시키고 시공간적으로 세밀하게 조절하는 것이 가능해졌습니다. 향후 이 기술은 항체광유전학 분야 및 항체의약품에 크게 응용될 것으로 보입니다.

허원도 KAIST 생명과학과 교수, 유다슬이 KAIST 생명과학과 석박통학과정. 출처: KAIST

허원도 교수는 "이번 연구로 개발한 항체 광유전학기술은 빛으로 세포 내 단백질의 기능을 제어하는 연구에 적용할 수 있다"며 "더 나아가 앞으로 다양한 질병을 치료하는 항체개발과 차세대 면역항암제 개발에 많이 활용되리라 기대한다"고 말했습니다.

 

##참고자료##


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