세포 내 유전자 전달 광집게 개발

이용구 GIST 교수팀, 레이저로 구멍 뚫어 손상 최소화하는 방식 개발

이용구 교수

아주경제 이한선 기자= 국내 연구진이 세포 안으로 유전자를 전달하는 광집게를 개발했다.

미래창조과학부는 이용구 광주과학기술원 기전공학부 교수와 왈리드 무하마드 박사과정(제1저자) 연구원 등이 레이저로 세포에 구멍을 뚫고 원하는 유전자를 세포 안으로 전달하는 광집게 장치를 개발했다고 20일 밝혔다.

광집게는 레이저 전자기장을 이용해 비접촉식으로 마이크로 크기의 입자를 포획하고 이동시킬 수 있는 장치를 말한다.

장치는 세포손상을 최소화할 수 있어 유전자 치료 등 생명공학 연구에 활용될 것으로 기대된다.

이번 연구는 미래부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업 지원으로 수행됐고 연구결과는 미국광학회가 발간하는 바이오메디컬 옵틱스 익스프레스 7일자 온라인판에 게재됐다.

기존방식은 임의 세포에 총을 쏘듯이 원하는 유전자로 코팅된 나노입자를 고속으로 충돌시키거나 전기쇼크를 주는 방식으로 유전자 전달 성공여부가 일정하지 않고 세포손상 우려가 있었다.

이는 대량의 세포를 대상으로 확산원리에 기대는 만큼 원하는 때 원하는 부위로 원하는 양만큼의 유전자를 전달할 수 없다는 것이 한계였다.

연구팀은 짧은 시간 동안 세포에 열 손상 없이 작은 구멍을 만들 수 있는 펨토초 레이저로 세포벽에 순간적인 구멍을 내고 원하는 유전자가 도포된 입자를 광집게로 포획해 세포내로 전달하는 방법을 시연하는 데 성공했다.

광집게를 이용하면 단일세포 유전자조작이 가능하고 전달할 유전물질의 양과 전달시간 및 주입위치를 정교히 조절할 수 있다.

펨토초 레이저가 뚫은 구멍은 유전자 전달입자가 통과할 수 있는 터널을 만들어 세포표면에 열에 의한 손상이나 기포발생 등의 부작용을 일으키지 않는 것도 장점이다.

유전자 전달입자를 주입하면 터널은 자체 치유에 의해 닫히게 된다.

연구팀은 유전자가 전달되고 48시간 후 유전자가 발현돼 단백질이 생성되고 세포가 생존함을 확인했다.

입자에 도포한 유전물질을 광집게를 이용해 세포내부로 침투시키는 도식도. <광주과학기술원>