부산대, 세포 내 핵산 나노구조체 전달 원리 규명..."치료제 효율 증대"

교육부 램프(LAMP) 사업 지원 성과
수용체 없이 세포막 직접 삽입 및 곡률 유도
ACS Nano 2월 19일자 온라인판 게재

'지질-DNA 마이셀' 연구 이미지./부산대 제공

부산대학교와 국립부경대, 한국기초과학지원연구원 공동연구팀이 세포막 수용체 없이도 스스로 세포 안으로 침투하는 '지질-DNA 마이셀'을 개발하고 그 전달 원리를 규명했다.

부산대 화학과 이상학 교수 연구팀은 지질 작용기를 도입한 핵산이 자가조립해 형성된 구형 DNA 마이셀을 개발하고, 세포 내부로 전달돼 들어가는 새로운 메커니즘을 다각도로 분석해 규명했다고 3일 밝혔다.

이번 연구는 핵산 기반 치료제의 전달 효율을 높일 수 있는 차세대 나노 전달 플랫폼의 가능성을 제시했다는 점에서 큰 주목을 받고 있다.

기존의 나노입자들은 주로 세포막 수용체에 의존하는 엔도사이토시스 과정을 통해 유입돼 왔으나, 이는 세포 종류나 수용체 발현 수준에 따라 전달 효율이 제한되는 한계가 있었다.

연구팀은 분자동역학 시뮬레이션과 인공지질막 모델을 통해 지질-DNA가 세포막과 직접 상호작용하며 내부로 삽입되고, 이 과정에서 형성된 막 곡률이 엔도좀 구조를 만들어 세포 내부로 전달됨을 확인했다.

특히 살아있는 세포를 대상으로 한 형광 이미징과 전자현미경 분석 결과, 다양한 경로를 인위적으로 억제한 조건에서도 DNA 마이셀의 유입이 유지되는 것이 관찰됐다.

이는 특정 수용체 유무에 상관없이 세포막과의 직접적인 작용만으로도 안정적인 전달이 가능함을 뒷받침하는 결과다.

이상학 부산대 교수는 "이번 성과는 핵산 기반 나노구조체 전달의 고질적 장애물인 '세포막 장벽' 문제를 새로운 관점에서 해결한 설계 전략"이라며 "향후 유전자 치료제와 백신 등 다양한 치료 물질을 안정적으로 전달하는 기반 기술이 될 것"이라고 설명했다.

한편 이번 연구는 부산대 이상학 교수, 국립부경대 곽민석 교수, KBSI 허양훈 박사가 공동 교신저자로 참여했으며, 교육부 램프(LAMP) 사업과 KBSI의 대형연구장비 공동활용 기반 중개연구 지원을 받아 수행돼 국제 학술지 'ACS Nano'에 지난달 19일 자에 게재됐다.

부산=김성욱 기자 attainuk0518@