암세포에만 선택적으로 침투해 사멸시키는 새로운 방식의 생화학적 나노머신이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

한국과학기술연구원(KIST)은 생체분자인식연구센터 정영도 박사팀이 울산과학기술원 곽상규 교수팀·유자형 교수팀, 퓨전바이오텍의 김채규 박사와 함께 이러한 특성을 지닌 나노머신을 만들었다고 20일 밝혔다.

나노머신은 에너지를 사용해 기계적으로 움직이는 나노 크기의 구조체를 말한다.

연구팀이 개발한 나노머신은 특정 세포 환경에서 접힘, 펴짐 등 분자의 움직임을 통해 세포막을 뚫고 들어간 뒤 암세포를 죽인다는 것이다.

연구팀은 단백질이 거대 구조의 축과 실제 움직이는 부분으로 분리돼있어 축을 중심으로 특정 부분만 의도적으로 움직일 수 있다는 사실에 주목했다.

이에 착안해 2나노미터(㎚) 수준의 나노입자를 축으로 하고 유기 분자를 움직이는 부분으로 설계한 나노머신을 만들었고, 이 나노머신이 세포막을 뚫고 직접 침투할 수 있도록 했다.

개발된 나노머신은 암 세포막을 만나면 접혔다 펴지는 기계적 움직임을 보였고 세포에 직접 침투해 세포소기관을 망가뜨려 사멸을 유도했다.그렇다면 암세포만을 특정해 노릴 수 있도록 하려면 무엇이 필요할까.

연구팀은 나노머신의 기계적 움직임을 더 정교하게 제어하기 위해 낮은 수소이온농도지수(pH) 환경에서만 풀리도록 설계된 걸쇠 분자를 나노 머신에 끼워 넣었다.

연구팀은 “치료용 약물을 전달하는 캡슐형 나노 전달체와 달리 나노머신은 항암제를 사용하지 않고 기계적 움직임을 통해 암세포를 직접 죽이는 방식”이라며 “pH가 높은 정상 세포(pH 7.4 내외)에서는 나노머신의 움직임이 제한돼 세포 안으로 침투할 수 없지만, 암세포 주변(pH 6.8 내외)의 낮은 pH에서는 나노머신의 걸쇠 분자가 풀려 암세포에 침투할 수 있다”고 설명했다.

정 박사는 “단백질이 환경에 따라 형태를 바꿔 생물학적 기능을 수행하는 것에서 아이디어를 얻었다”며 “기존 항암치료의 부작용을 극복할 수 있는 새로운 대안이 될 것”이라고 기대했다.

이번 연구 결과는 미국 화학회지(JACS·Journal of the American Chemical Society) 최신호에 게재됐다.