난치병 신약개발 새로운 길 '활짝'

국내연구진 '나노간극' 핵심원천기술 개발 '네이처 나노테크놀로지' 온라인판에 게재

▲ 두 개의 크기가 다른 구형 금 나노 입자들 안팍(Core-Shell)의 중간(Gap)에 라만 신호를 내는 분자를 ‘단일 DNA 임플란트’를 통해 위치시켜 Core-Gap-Shell 구조를 만든다. 이어 정량적 재현성을 갖는 최적의 나노간극-라만프로브를 라만 나노경으로 정확히 찾아내어 검색하였고, 약 200여개의 동일평면상에 분산된 나노간극- 라만프로브 입자들에 대한 단일입자 초고감도 라만검색 결과를 통계수치로 이끌어 냈다. 그림은 균일하고 강력한 라만신호를 내는 ‘나노 간극-라만프로브’ 개념도.

순수 국내 연구진이 난치병 환자들에게 더 빠르고 저렴하게 신약을 투여할 수 있는 신약후보물질 검색 분야의 핵심 원천기술을 개발했다.

한국화학연구원은 나노바이오융합연구센터 서영덕 센터장 연구팀과 서울대학교 화학부 남좌민 교수팀 공동연구를 통해 '나노간극-라만프로브 기반 초고감도 라만검색기술'을 개발했다고 30일 밝혔다.

또 화학연은 지식경제부의 신성장 동력 장비경쟁력 강화사업 및 산업원천기술개발사업 등을 비롯한 정부 부처사업들(교육과학기술부, 환경부, 한국화학연구원, 서울대학교 등)의 공동지원으로 이뤄졌다고 설명했다.

▲ 서영덕 센터장

▲ 남좌민 교수

본 논문의 책임저자는 한국화학연구원 나노바이오융합연구센터장 서영덕 박사, 서울대학교 남좌민 교수이며 공동 제1저자는 서울대학교 임동권 박사, 한국화학연구원 전기석 박사다.

이번 성과는 지난 1930년 노벨상 수상 이후에 엄청난 응용 가능성에도 불구하고 상용화로 연결되지 못하고 있는 라만 분광학 신호의 '정량적 재현성 문제'를 해결할 수 있는 핵심원천기술로 평가받고 있다.

또 '1 nm의 나노간극이 내부에 위치하도록 DNA로 조절된 라만프로브로부터 나오는 균일하고 정량적 재현성이 뛰어난 표면증강 라만신호'라는 제목으로 영국에서 발행되는 세계 최고 권위의 논문인 네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology)지 (Impact Factor=26.31)에 30일 새벽(한국시간) 온라인판에 속보로 게재됐다.

표면 증강 라만 신호는 지난 1930년 노벨상을 수상한 인도의 라만(Raman)경에 의해 발견됐지만 매우 약하고 재현하기 어려운 신호의 세기로 인해, 그동안 실제 상용화로 연결되지 못했다.

이번 연구를 통해 단분자 수준(Single-Molecule Level)의 라만 신호를 증폭, 정량적 재현성(Quantitative Reproducibility)이 있게 검색(Screening) 할 수 있는 길이 열린 것이다. 또 앞으로 이러한 '초고감도 라만 검색기술'이 살아있는 세포에 대한 세포기반검색(Cell-based Assay) 등 신약후보물질 검색(Screening)분야에서 핵심원천기술로 활용, 신약개발 비용과 시간을 크게 줄일 수 있을 것으로 기대되고 있다. 생체에 대한 체내(in vivo) 이미징, 나노바이오광센서, 체외진단 등 분야에도 활용 가능성이 크다.

또한 '라만기반 신약후보물질 검색 기술(Raman-based Drug-Screeing Technology)'이 보편화될 경우, 난치병 환자들이 더 빠르고 저렴하게 신약을 투여 받을 것으로 연구진은 설명했다.

특히 나노광학(Nano Optics) 분야중에서 앞으로 노벨상까지도 점쳐지고 있는 플라즈모닉스(Plasmonics)분야에서 순수 국내 연구진이 세계적 수준의 저널인 네이처 머티어리얼스와 네이처 나노테크놀로지에 2년 연속 논문을 게재, 세계적 연구그룹으로 두각을 나타내고 있다는 점에서 의미가 크다.

/배문숙 기자 moons@