'나노이온소자 이용' 고효율 약물 스크리닝 기술 개발(04.05)

지승욱 생명연 박사·김기범 서울대 교수 연구팀 , 신약개발 시간·비용 절감 기대

 

길애경 기자 kilpaper@hellodd.com

 

국내 연구진이 나노이온소자를 이용해 극미량, 초고감도, 무표지의 고효율 약물 스크리닝 기술을 개발했다.

한국생명공학연구원(원장 장규태)은 지승욱 질환표적구조연구센터 박사와 김기범 서울대학교 재료공학부 교수 공동연구팀이 나노이온소자 기술을 이용해 암 등 난치질환에 적용 가능한 효과적인 약물 스크리닝 기술을 개발하는데 성공했다고 5일 밝혔다.

나노이온소자 기술은 나노미터 크기의 구멍을 통한 이온의 흐름을 전기적으로 측정하는 센서시스템. 생체분자가 나노이온소자를 통과할때 발생하는 고유의 신호를 측정해 단일분자 특성을 분석하는데 사용된다.

연구팀은 파이렉스(Pyrex) 기판을 이용해 제작한 저노이즈 나노이온소자로 신호대잡음비를 크게 감소시켜 초고감도 나노이온소자 측정이 가능토록 했다. 이어 종양억제단백질(p53)과 이를 억제하는 발암단백질(MDM2)이 각각 나노이온소자를 통과하는 전기적 신호들을 단분자 수준에서 측정하는데 성공했다.

연구팀은 나노이온소자에 걸어주는 전압의 세기와 반응조건들을 최적화해 측정조건을 확립한 후 단독상태에서 p53과 MDM2 단백질이 각각 나노이온소자를 통과할때 나타나는 고유의 상이한 전기적 신호의 세기와 시간을 측정하고 분석했다.

그결과 p53-MDM2 단백질 복합체의 경우 단독상태 단백질들의 전하가 상쇄돼 단백질 복합체는 나노이온소자를 거의 통과하지 못함을 관찰했다. 또 피코몰(1조분의 1 mole) 수준의 극미량만으로 이들 두 단백질의 상호작용을 저해하는 항암 약물을 신속하게 스크리닝할 수 있는 방법을 찾아냈다.

이번 성과로 기존 약물 스크리닝 기술인 핵자기공명분광법과 비교해 4500배의 시료를 절감할 수 있게 됐다. 또 고효율의 약물스크리닝 기술로 신약개발에 소요되는 시간과 비용을 절감할 수 있을 전망이다.

지승욱 박사는 "이번 성과로 신약개발 과정에서 가장 많은 시간과 비용이 소모되는 약물 스크리닝 단계를 저비용, 고효율화해 신약개발의 효율성이 높아질 것으로 기대된다"고 말했다.

이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 미래유망융합기술파이오니어사업과 전통천연물기반 유전자동의보감사업의 지원으로 수행됐다. 결과는 화학 분야의 세계적 저널인 Angewandte Chemie International Edition (IF 11.3) 1일자(한국시각 4월2일) 온라인 판에 게재됐으며 국내와 해외 특허도 출원됐다. (논문명 : Probing the Small-Molecule Inhibition of an Anticancer Therapeutic Protein-Protein Interaction Using a Solid-State Nanopore)