2022 노벨화학상 ‘생물직교화학’ 국내 연구팀이 고도화 “두 가지 질병 한번에 진단”

국제학술지 ‘앙게반테 케미 ’ 표지논문으로 선정된 박승범 서울대 화학부 교수 연구논문. [사진=서울대]

생물직교화학은 생체 내 다른 물질들과의 간섭 없이 생체 내에서 빠르게 반응이 일어나도록 하는 화학 분야다. 생명 현상 연구와 질병 진단에 가져온 혁신성을 인정받아 지난해 노벨화학상을 수상했다. 국내 연구팀이 생물직교화학 분야를 고도화하는 기술을 개발했다.

박승범 서울대 화학부 교수는 18일 “두 가지 이상의 질병 관련 마커를 동시에 추적할 수 있는 생물직교화학 도구를 개발했다”는 연구결과를 국제학술지 ‘앙게반테 케미’ 12월호 표지논문으로 발표했다고 밝혔다. 박 교수는 “기존에는 세포 내 2개 이상의 표적을 하나의 프로브로 탐지할 수 없었다”고 설명했다.

생물직교화학은 2000년대 구리 촉매 기반의 아자이드-알카인 결합이 생물직교반응으로 쓰이게 된 이후, 세포나 조직 내에서 원하는 위치와 표적에 특정 물질을 선택적으로 표지하거나 기존 생명체에 존재하지 않았던 새로운 결합을 만들어내는 가장 효율적 기술로 발전했다.

아자이드-알카인 결합을 포함해 생물직교반응 분자단들 중 ‘테트라진’은 비교적 최근 생물지교화학에 응용될 수 있음이 밝혀졌다. 테트라진은 기존 반응들 보다 빠르게 반응해 널리 이용되는 생물직교반응이 됐다.

연구팀은 이 테트라진을 활용한 생물직교반응을 고도화했다. 기존에는 세포 내 1개의 표적만 프로브가 탐지했는데, 세포 내 2개의 표적까지 탐지하는 프로브를 개발한 것이다. 프로브는 생체 내부의 표적 물질과 결합해 위치를 형광 신호로 알려주는 분자 물질이다.

연구팀은 “생물직교반응 후의 구조 차이를 이용해 형광 파장의 차이를 만들었다”며 “반응 후 형광물질의 구조가 달라지는 점에 착안해 차이를 극대화해 서로 다른 형광 파장을 유도했다”고 설명했다.

연구팀은 개발한 기술이 두 가지 이상의 질병을 동시 진단할 수 있는 새로운 도구가 될 것으로 기대하고 있다. 박 교수는 “기존 바이오이미징 분야에서는 불가능하였던 새로운 단일프로브 이중표적 이미징 기술을 개발한 것에 큰 의의”라며 “특정 단백질의 상태 추적 등 고도의 바이오 이미징 기술에 접목하고자 후속 연구를 진행 중”이라고 밝혔다.

박승범(가운데) 서울대 화학부 교수와 연구진. [사진=서울대]