KIST(한국과학기술연구원·원장 이병권)는 류주희 의공학연구소 박사 연구팀과 윌리엄 시(William Shih) 다나파버 암 연구소(Dana-Farber Cancer Institute) 교수 연구팀이 공동으로 DNA 접기 기술을 개발해 기존 나노구조체 제조방법으로 만들기 어려운 다양한 형태의 DNA 나노구조체를 제작했고, 이 기술로 정교하게 제작된 여러 형태의 나노구조체 세포 침투도를 분석했다고 10일 밝혔다.

인류의 평균 수명이 늘어나면서 질병과 건강에 대한 관심이 높아지는 가운데 암 치료를 위한 많은 연구가 이뤄지고 있다.

특히 나노구조체를 이용한 암 치료제가 암세포에 효과적으로 전달되도록 하는 연구가 활발하게 진행되고 있다.

최근 공동 연구팀이 DNA를 접는 기술을 개발해 원하는 형태의 DNA 나노구조체를 제작하고 효과적인 세포 암 치료의 가능성을 주목받고 있다. 

그동안 학계에서 나노구조체 모양·크기에 따라 세포에 침투할 수 있는 성질이 크게 달라진다는 점이 대략적으로 밝혀졌다. 하지만 나노구조체를 원하는 모양과 크기로 만들기가 매우 어려워 정교한 연구를 수행하기는 어려운 실정이었다.

공동 연구팀이 개발한 DNA 접기 기술은 뼈대가 되는 하나의 긴 DNA에 상호보완적인 여러 개의 짧은 DNA들을 이용해 종이접기하듯 접어 원하는 형태의 나노구조체를 만드는 기술이다.

DNA 가닥들이 결합을 통해 이중나선을 형성하면서 특정 형태를 이룬다. 다양한 형태의 구조체를 수 나노미터 크기로 정밀하게 만들 수 있다. 정교한 제어를 통해 만들어진 DNA 나노구조체는 뛰어난 생체 적합성 등으로 약물전달체로서 전망이 밝다.

공동 연구팀은 11가지 종류의 서로 다른 크기와 모양을 가진 DNA 나노구조체를 제작해 다양한 세포에 침투시키는 실험을 진행했다.

그 결과 모든 세포에서 나노구조체의 조밀함(부피에 대한 표면적의 비율)이 높을수록 세포로의 침투도가 높아지는 것을 확인했다.

구조체의 내부가 채워져 있는 조밀함이 높은 나노구조체의 경우 같은 무게의 대조군에 비해 15배 이상 향상된 세포 투과도를 나타냈다.

류주희 박사는 "이번 연구 결과로 DNA 접기 기술을 통해 세포 침투 능력이 우수한 나노구조체를 제작하는 것이 가능해졌다"라며 "향후 이 기술로 DNA 나노구조체가 암 치료제와 같은 약물 전달을 위한 전달체로 활용되는데 큰 기여를 할 것으로 기대한다"고 말했다.

다나파버 암연구소(Dana-Farber Cancer Institute)는 하버드 의대 부속병원으로 세계적으로 유명한 암전문 병원이다. KIST는 DFCI와 지속적으로 공동연구를 해왔으며 KIST의 약물전달기술을 DFCI의 임상적으로 유용한 치료타겟에 적용해보는 것을 목표로 공동연구 확대 발전을 위해 KIST-DFCI 현지 랩을 3년째 운영하고 있다.
 
한편, 이번 연구결과는 'Nano Letters(IF : 12.712, JCR 분야 상위 3.45%)' 최신호에 게재됐다.