DNA-무기물 복합체 합성…MRI 조영·암 진단 기술 기여 가능

[산업일보]
성공적인 유전자 치료제 및 조영제 개발을 위해서는 인체에 무해하고 치료제 전달 및 조영 효과가 뛰어난 소재 개발이 필수적이다. 그러나 이전까지 알려진 대부분의 화학적 합성법은 독성이 강한 유기 용매를 사용해 생성된 소재가 인체에 유해하기에 적용에 어려움이 있는 실정이었다.

한국연구재단은 이에 서울시립대 이종범 교수 연구팀이 DNA의 복제과정을 활용해 MRI 조영과 암 진단 기술에 기여할 수 있는 생체 친화적 DNA-무기물 복합체를 합성했다고 밝혔다.

연구팀은 기존 방식과 다르게 사람의 유전자 전달 과정을 모방한 합성 방식을 개발했다. DNA 복제 과정에서 부산물로 생산되는 파이로인산염(DNA 복제 효소가 뉴클레오타이드삼인산을 DNA 복제에 사용하고 남은 부산물)을 통해 핵산과 무기물의 자가조립을 유도한 것이다.

일반적으로 DNA 복제 효소는 복제 과정에서 무기물 중 마그네슘 이온을 보조인자로 사용한다. 연구팀은 성질이 비슷한 다른 무기 이온 역시 보조인자로 사용할 수 있을 것이라는 점에 착안해 연구를 시작했다.

연구팀은 망간, 코발트, 마그네슘 등 다양한 무기 이온을 후보로 선정해 여러 가지 복합체를 생성해냈다. 특히, 핵산-망간 복합체는 해슬백 포테이토를 닮아 표면적이 넓어 많은 줄기세포 전환인자와 같은 각종 약물들도 탑재할 수 있었다.

DNA-무기물 복합체는 생체 친화적 소재로 이뤄져 있고, 대량의 유전정보를 담을 수 있기 때문에 앞으로 줄기 세포의 생성을 위한 유전자 전달 등에 사용할 수 있을 전망이다.

이종범 교수는 “이번 기술 개발을 통해 인체에 무해한 DNA 기반 생체 친화적 인체 조영 및 암 진단 기술의 기반이 마련됐다”며 “질병 진단 및 유전자 치료제 연구 속도를 성공적으로 높여 향후 줄기세포 전환 기술 및 암 진단 등 다양한 분야에 폭넓은 파급효과가 기대된다”고 연구의 의의를 설명했다.

이번 연구는 연구책임자인 이종범 교수와 포항공과대학교 이진우 교수, 서울시립대학교 한정우 교수, 서울대학교 이호영 교수 등의 공동 연구를 통해 이뤄졌으며, 연구 성과는 과학기술정보통신부․한국연구재단 바이오‧의료기술개발사업 등의 지원으로 수행됐다.