빛 이용…치료용 단백질 시스템 나왔다

카이스트, 효율 높고 비용은 낮아

▲빛을 이용한 치료용 단백질 전달시스템이 개발됐다.[사진제공=카이스트]

[아시아경제 정종오 기자] 빛을 이용한 치료용 단백질 전달시스템이 개발됐다.

카이스트(KAIST, 총장 강성모) 바이오및뇌공학과 최철희 교수, 최경선 교수 공동 연구팀이 빛을 이용해 치료용 단백질을 체내로 정확하고 안전하게 전달할 수 있는 기술을 내놓았다. 체내 세포에서 자연적으로 생산되는 나노입자인 엑소솜과 단백질 약물이 빛을 받으면 자석처럼 서로 결합하는 기술이다. 우수한 기능과 안전성이 확보됐다.

최근 바이오 신약의 중요성이 커지면서 바이오 신약의 대부분을 차지하는 단백질 의약을 효과적으로 신체 내 표적 세포에 전달할 수 있는 약물전달시스템 개발이 활발히 이뤄지고 있다. 나노입자는 그 특성 상 종양으로 더 많은 양이 침투할 수 있다는 장점이 있다. 새로운 물리, 화학과 광학적 특성을 갖는 나노소재의 입자를 이용해 단백질 등의 바이오 신약을 전달하려는 시도가 진행 중이다.

현재 기술은 표적 세포에 이르기까지 생체 단백질 활성을 유지시키기 어렵고 면역 반응의 발생을 억제시켜야 하는 문제 등의 한계를 갖는다. 치료용 단백질은 그 크기가 매우 커 기존 방법으로는 실용화가 매우 어렵다. 무엇보다도 가장 큰 문제는 독성 발생 가능성 등 인체 안전성이 해결되지 않았다는 점이다.

연구팀은 문제 해결을 위해 인간의 세포에서 자연적으로 발생하는 나노입자인 엑소솜(세포외 소낭)을 단백질 약물의 운송 수단으로 사용했다. 빛을 받으면 서로 결합하는 특징을 갖는 CRY2와 CIBN 단백질(CRY2, CIBN : 애기식물장대에서 유래한 서로 결합하는 특성을 갖는 단백질)을 이용했다.

엑소솜에는 CIBN을, 단백질 약물에는 CRY2를 융합시킨 뒤 450~490nm 파장의 푸른빛을 쏘면 CIBN과 CRY의 결합하는 특성으로 자연스럽게 엑소솜에 단백질 약물의 탑재가 유도된다.

이 기술은 기존의 수동적인 탑재에 비해 두 가지 장점이 있다. 우선 세포 바깥에서 정제된 단백질을 엑소솜에 넣는 기술에 비해 치료용 단백질의 적재율이 천배 가까이 높아졌다. 단백질을 정제할 필요가 없어져 효율성, 성공률은 높아지고 비용은 낮아진다.

최철희 교수는 "이번 기술은 생체에서 만들어지는 나노입자인 엑소솜에 치료용 단백질을 효율적으로 탑재시켰다"며 "안전하고 기능이 우수한 단백질 약물을 대량 생산할 수 있는 획기적 원천기술"이라고 말했다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr