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세포자살 유도하는 아미노산 사슬 무기
암 세포 주변 산성 환경에서만 무기 방출 나노 로봇은 산성인 종양 세포(오른쪽)에서만 세포자살을 유도하는 물질(녹색)을 방출한다./스웨덴 카롤린스카 연구소 
스웨덴 연구진이 암세포를 죽이는 나노 로봇을 개발했다.나노 구조 속에 세포를 죽일 수 있는 약물을 숨겨뒀다가 암 종양 근처에서만 내보내는‘암살 로봇’이다.
카롤린스카 연구소 의료 생화학·생물물리학과의 비욘 회그버그(Björn Högberg) 교수와 양 왕(Yang Wang) 연구진은 2일 국제 학술지‘네이처 나노테크놀로지’에 발표한 논문에서 나노 로봇이 생쥐의 유방암 종양 성장을 70% 감소시켰다고 밝혔다.
연구진은 세포자살(apoptosis)을 무기로 이용했다.세포자살은 세포 형태와 생화학적 변화로 스스로 죽는 현상을 말한다.세포자살이 일어나면 염증 반응을 일으키지 않고 세포 안에 있던 물질도 재활용된다.이렇게 세포를 깔끔하고 효율적으로 제거할 수 있도록 세포자살을 물질을 세포 사멸 수용체(dearth receptor)라고 한다.
카롤린스카 연구소 연구진은 종양의 세포자살을 유도할 세포 사멸 수용체를 아미노산 사슬인 펩타이드 6개로 조립했다.펩타이드는 단백질을 이루는 최소 단위이다.
문제는 이 무기가 암세포가 아닌 일반 세포들까지 무차별적으로 죽일 수 있다는 점이다.연구진은 이 문제를 해결하기 위해 유전물질인 디옥시리보헥산(DNA)으로 만든 나노 구조 안에 무기를 숨겼다가,리버풀 대 애스턴 빌라 fc 라인업암세포 근처에서만 무기가 작동하는‘비상정지 스위치(kill switch)’를 고안했다.
인체는 항상 산성도(pH)가 7.4를 유지한다.pH가 7보다 크면 염기,리버풀 대 애스턴 빌라 fc 라인업작으면 산성이다.암세포 주변은 평소와 달리 산성을 띤다.정상 세포보다 빨리 자르는 암 세포는 산소와 영양소를 과도하게 소비해 산성도가 증가한다.연구진은 이 점에 착안해 pH 7.4에서는 나노 구조를 그대로 유지하다가 pH 6.5 이하 환경에서는 내부 무기를 꺼내도록 설계했다.덕분에 종양 근처의 미세한 환경 변화에만 반응해 건강한 세포는 보호하고,리버풀 대 애스턴 빌라 fc 라인업암세포만 표적으로 삼아 죽일 수 있다.
연구진은 나노 로봇을 사람의 유방암 종양 조직을 이식한 생쥐에게 주입했다.그 결과 다른 생쥐보다 종양 성장이 70% 감소한 것으로 나타났다.논문 제1 저자인 양 왕 연구원은 “실제 인간의 질병과 더 유사한 암 모델에서도 효과가 있는지 조사할 필요가 있다”면서 “또 이 방법을 사람에게 임상시험하기 전에 어떤 부작용이 있는지 알아내야 한다”고 말했다.
연구진은 앞으로 특정 암에만 결합하는 단백질이나 펩타이드를 나노 로봇의 표면에 붙여 암을 식별하는 능력을 더 강화하는 연구를 계속할 예정이다.
참고 자료
Nature Nanotechnology (2024) DOI: https://doi.org/10.1038/s41565-024-01676-4
