[Pick] 알츠하이머 발병 과정, 실시간 관찰 가능해졌다

'그래핀' 소재 활용한 '단분자 관찰 기술' 개발…신약 개발 기대

알츠하이머병을 일으키는 단백질 분자의 움직임을 실시간으로 관찰 가능한 전자현미경 기술이 개발됐습니다.

이로써 알츠하이머나 파킨슨 병과 같은 퇴행성 질환의 신약 개발에 실마리를 제공할 수 있을 것으로 기대됩니다.

KAIST는 육종민 신소재공학과 교수 연구팀이 알츠하이머 질병을 유발한다고 알려진 '아밀로이드' 단백질의 실시간 움직임을 관찰할 수 있는 새로운 기술을 개발했다고 30일 밝혔습니다.

새로운 기술의 이름은 '단분자 관찰 기술'.

'단분자 관찰 기술'은 단일 분자 수준에서 발생하는 현상을 관찰할 수 있는 기법으로, 생체 과정 내 단백질 간의 상호작용, 조립 과정 등을 이해하는 데 핵심적인 기술을 말합니다.

이전까지는 자연 그대로의 단백질을 특별한 가공 · 조작 없이 분자 단위에서 실시간으로 관찰할 수 있는 기술은 없었습니다.

단분자를 관찰하려면 특정 분자를 식별하기 위한 형광 현미경을 이용하거나, 단백질을 급속 냉동시켜 움직임을 고정한 뒤 식별하는 초저온 전자현미경을 활용해야 했습니다.

게다가 최근 이에 대한 대안으로 제시된, 물질을 얼리지 않고 상온 상태에서 분자를 관찰하는 액상 전자현미경 기술마저 현미경에서 나오는 전자파로 인해 단백질 성질이 변하는 등 한계가 있었습니다.

이에 연구팀은 '그래핀'이라는 소재를 활용해 위 같은 문제를 극복했습니다.

그래핀은 탄소를 얇게 펼친 소재로, 머리카락을 1000만 번 정도 쪼개야 할 정도로 굉장히 얇지만 강철보다 200배 이상 단단합니다.

이번 연구에서 투과막으로 활용된 그래핀은 원자 단위의 두께를 가지고 있어 단백질 같은 분자를 관찰할 수 있으며, 자체로 단백질 산화 방지 역할을 해 기존 대비 40배가량 변성을 억제하면서 단백질의 움직임을 실시간으로 관찰할 수 있게 된 것입니다.

연구팀은 이번에 개발한 기술을 활용해 알츠하이머 질병을 유발한다고 알려진 '아밀로이드'가 초기에 성장하는 과정을 세계 최초로 관찰했습니다.

연구팀이 개발한 현미경 기술로 관찰한 초기 아밀로이드 섬유 내에서 발생하는 불안정성 실시간 이미지.

육 교수는 "현미경 기술의 발전은 생명과학 및 공학 기술 발전의 토대가 된다"며 "분자 단위의 현상을 관찰할 수 있다면 단백질들의 상호작용을 이해하고 조절할 수 있는 실마리를 제공할 수 있으며 알츠하이머와 같은 퇴행성 질환 신약 개발에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대한다"라고 말했습니다.

이번 연구는 한국기초과학지원연구원, 포항산업과학연구원, 성균관대 약대 연구팀과 함께 진행했으며, 지난해 11월 국제학술지 '어드밴스드 머티리얼스'에 온라인 발표됐습니다.

(사진= KAIST 제공, 연합뉴스)

신송희 에디터