<합리적 설계가 가능한 핵단백질 나노 입자와 암세포로의 표적화 및 치료 단백질 전달>

1. 배경지식

   지난 수 십년 간 다양한 질병의 진행과 관련한 분자적 기작에 대한 연구 결과가 나오면서 세포 외부에 존재하는 생체 분자뿐만 아니라, 세포 내부의 다양한 분자들이 약물이 작용하는 표적으로 알려지고 있습니다. 따라서 이를 표적으로 하는 저 분자 화합물과 더불어 최근에는 특이성이 매우 우수한 생물학적 제재인 단백질 의약품이 각광을 받고 있습니다. 그러나 단백질은 세포막 투과에 한계가 있기 때문에 이를 세포 내로 효과적으로 전달하는 기술 연구가 활발히 이루어지고 있습니다. 그 중에서도 나노 입자를 이용한 전달 기술은 목적에 맞는 다양한 기능을 갖게 할 수 있다는 점을 포함한 여러 장점 때문에 차세대 약물 전달체로서 여러 가지 제작 방법들이 제시되고 있습니다.  

2. 질문

   생체 분자인 DNA와 단백질의 특이적인 상호작용을 이용해서 초분자 나노 구조체를 형성하고 이를 세포 내 단백질 전달로의 응용이 가능할 것인가?

3. 발견

     1) 이전 연구에서 진행했던 DNA와 징크 핑거 단백질 간의 서열 특이적인 결합을 이용하여 나노 입자 클러스터를

         제작한 것을 바탕으로 이번 연구에서는 금 나노 입자를 중심으로 하고 그 표면에 이 특이적 결합체인 핵단백질

         구조체를 코팅함으로써 안정적으로 금 나노입자, DNA와 단백질로 구성된 초분자 복합체를 제작하였습니다.

     2) 특히 이 특이적 결합은 DNA 결합 단백질인 징크 핑거 단백질과 특이적 DNA 서열을 매치 시킴으로써 현 연구에서

      는 2종류의 결합 쌍을 사용하여 세포 표적화 물질과 전달할 단백질 탑재를 합리적 설계를 통해 나노 구조체의

         원하는 곳에 할 수 있었으며 탑재 개수 또한 DNA 서열의 조절을 통해 조절이 가능하였습니다.

     3) 제작된 핵단백질 나노 입자는 독성 단백질을 탑재하였을 때 세포 수준 및 동물 모델에서 선택적 독성을 나타냄을

      확인하였습니다. 

4. 후속

    핵단백질 나노 입자를 세포 내로 전달하였을 때, 어떠한 세포 내 루트에 의해 탑재 단백질이 효능을 나타내는지에 대해 추가적인 연구가 필요합니다. 또한 범용성을 확인할 수 있는 목적으로 같은 DNA-단백질 상호작용을 이용하지만 지금과 다른 디자인 방법으로 다른 단백질을 전달할 수 있는 가능성이 있는지에 대한 연구가 필요합니다.

5. 소감

   핵단백질 나노 입자를 이용한 본 연구는 원래 단백질 전달에의 응용이 아니라 다른 목적으로 응용하기 위해 아이디어를 내고 개발되었습니다. 하지만 원래 계획했던 실험이 실패하게 되면서 이를 다른 용도로 연구를 시작하게 된 것이 본 논문입니다. 처음 아이디어를 냈던 시기부터 본 논문이 마무리가 되기까지 오랜 시간이 걸렸는데 그래도 잘 마무리가 되어 기쁩니다.

6. 기타

   비록 첫 실험이 실패했지만 그 때 다시 이 아이디어가 사장되지 않고 다른 연구로 응용 및 발전될 수 있게 옆에서 많은 조언과 실험으로 도와준 남편 이중재 박사에게 큰 고마움을 표하고 싶습니다. 또한 실험실을 떠난 이후에도 이 논문이 잘 마무리될 수 있게 도와주신 지도교수님이신 김학성 교수님께 감사 드립니다. 그리고 새로운 곳에서 다시 세팅하여 실험 할 때 여러가지로 많은 도움을 주신 다른 논문 저자 분들께 감사드립니다.