인공적으로 세포에 에너지 공급한다

[아이뉴스24 정종오 기자] 손상된 세포에 에너지를 공급하는 등 새로운 약물 전달 시스템이 제시됐다.

인위적으로 세포 소기관(artificial organelles)을 만들어 생체 촉매 반응을 모사하려는 시도가 곳곳에서 연구되고 있다. 세포 소기관은 세포의 ‘장기’라 부른다. 세포호흡을 담당하는 미토콘드리아, 세포 내 소화기관 리소좀 등이 대표적이다.

이 기관에는 복잡한 생화학 반응을 수행하는 미세 공간들이 나뉘어 있다. 그 내부에는 중요한 세포 기능을 함께 실행하는 여러 효소가 존재한다. 다만 살아있는 세포에 인공 세포 소기관을 적용하려면 세포 내 물질 전달 효율, 안정성, 생체적합성 등 해결해야 할 난제가 많다.

기초과학연구원(IBS, 원장 노도영) 첨단연성물질 연구단(단장 스티브 그래닉) 조윤경 그룹리더(유니스트 바이오메디컬 공학과 교수) 연구팀은 살아있는 세포 간 정보전달체 엑소좀(exosome, 세포가 분비하는 세포 간의 신호전달 물질)을 리프로그래밍해 세포 내에서 에너지 생성이 가능한 인공 세포 소기관을 개발했다.

엑소좀은 조직 깊은 곳까지 침투할 수 있어 기존 한계를 뛰어넘는 새로운 약물 전달 시스템을 제시할 것으로 기대된다.

이번에 개발한 인공 엑소좀은 의학적 활용 가능성도 클 것으로 기대된다. 연구팀은 세포의 에너지 원천인 생체에너지(ATP)를 합성시킬 수 있는 효소들을 인공 엑소좀에 포함시켜 살아있는 세포 내에서 ATP를 만들어내는 인공 합성 엑소좀의 생성을 확인했다.

나아가 인공 엑소좀이 유방암 모사 스페로이드의 내부 깊숙한 부분까지 전달됐음도 보였다. 이로써 인공 엑소좀이 저산소증으로 손상된 세포에 에너지를 공급하는 나노 알약으로 활용될 가능성을 보였다.

조윤경 그룹리더는 “인공 엑소좀을 통해 살아있는 세포에 보다 효율적 물질 전달 방법을 제시했다”며 “앞으로 엑소좀의 내부와 표면에 부가 기능을 탑재한 인공 세포 소기관을 만드는 연구를 계속할 예정”이라고 말했다.

연구결과(논문명: Programmed exosome fusion for energy generation in living cells, Nature Catalysis)는 나노분야 학술지인 네이처 카탈리시스(Nature Catalysis)에 표지논문으로 9월 14일 실렸다.

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