몸속 세포 신호 전기 스위치처럼 ‘껐다 켰다’

KAIST, 고정밀 생체 제어 플랫폼 개발

KAIST 연구진이 전기 자극 하나만으로 세포 안팎에서 원하는 신호 물질을 생성하고 이를 통해 세포 반응을 전기 스위치처럼 켜고 끌 수 있는 플랫폼을 개발했다. KAIST 제공

[충청투데이 조정민 기자] KAIST 연구진이 전기 자극 하나만으로 세포 안팎에서 원하는 신호 물질을 생성하고 이를 통해 세포 반응을 전기 스위치처럼 켜고 끌 수 있는 플랫폼을 개발했다.

11일 KAIST에 따르면 박지민 생명공학과 교수 연구팀이 김지한 생명화학공학과 교수팀과의 공동연구를 통해 전기 신호만으로 일산화질소와 암모니아 신호 물질을 원하는 순간에 생성, 세포의 반응 시점·범위·지속 시간까지 조절할 수 있는 고정밀 생체 제어 플랫폼인 '바이오전기합성 플랫폼'을 개발했다.

이는 향후 전자약, 전기유전학, 맞춤형 세포 치료 등 미래형 의료 기술의 핵심 기반으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

우리 몸속 세포들은 신경, 면역, 혈관 기능을 조절하기 위해 다양한 신호 분자를 주고 받는다.

그중 일산화질소와 암모니아는 특히 중요한 역할을 하지만 이들은 불안정하거나 기체 상태로 존재해 외부에서 생성하거나 조절하기 어려웠다.

이에 연구팀은 몸속 질산염 환원효소가 작동하는 것에 아이디어를 얻어 하나의 물질로부터 생체 신호 물질인 일산화질소와 암모니아를 선택적으로 생성할 수 있는 전기 기반 기술을 구현하는 데 성공했다.

또 전압 세기와 작동 시간을 조절함으로써 세포 반응의 시작 시점, 반응 범위, 종료 시점을 자유롭게 조절할 수 있음도 실험적으로 입증했다.

박지민 KAIST 생명공학과 교수는 "이번 연구는 전기로 다양한 신호 물질을 선택적으로 생산해 세포를 정밀하게 조절할 수 있다는 점에서 큰 의미가 있다"며 "신경계나 대사질환을 대상으로 한 전자약 기술로의 확장 가능성도 크다"고 전했다.

KAIST 생명화학공학과 이명은, 이재웅 박사과정 연구원이 제1 저자로, 김지한 교수가 공저자로 참여했고 연구 결과는 화학 및 화학공학 분야 최고 권위지 중 하나인'앙게반테 케미(Angewandte Chemie International Edition)'에 지난 달 8일 게재됐다.

이번 연구는 한국연구재단의 지원으로 수행됐다.

조정민 기자 jeongmin@cctoday.co.kr