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생명과학의 역사를 쓰는 사람들 Research Highlights

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인터뷰 김종원
논문 Jong-won Kim, Joong-jae Lee, Joon Sig Choi, and Hak-Sung Kim (2018), Electrostatically assembled dendrimer complex with a high-affinity protein binder for targeted gene delivery. Int. J. Pharm. 544: 39–45
한줄요약 정전기적 상호 작용을 이용하여 표적 특이적 유전자 전달을 위한 복합체 개발

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<표적 특이적 유전자 전달 복합체의 구성 유전자 전달>

 

 

1. 배경지식

   기존의 유전자 전달체는 바이러스성과 비바이러스성 전달체로 구분할 있습니다. 바이러스성 전달체는 높은 형질 발현율을 보이는 반면, 면역원성에 의한 안전성 문제를 갖고 있습니다. 반면 비바이러스성 전달체의 경우, 형질 발현율이 낮고 전달체 물질에 의한 세포독성을 보이지만 사용하기 용이하다는 장점이 있어, 이를 이용한 많은 연구가 이루어지고 있습니다.

   비바이러스성 전달체로 양이온성의 고분자 혹은 지질로 이루어진 liposome 이용하며, 음이온성인 DNA와의 정전기적 상호 작용으로 복합체를 형성하여 세포 내로 유전자를 전달합니다. 중에서도, PAMAM dendrimer 상대적으로 낮은 세포독성을 가지면서 높은 형질 발현율을 보이는 비바이러스성 전달체로 알려져 있습니다. 이러한 전달체에 표적 특이성을 부여하여 유전자의 효율적인 전달과 형질 발현 시스템에 관한 개발 연구가 진행되고 있습니다.

 

 

2. 질문

   낮은 세포독성을 보이면서 전달 효율성을 향상시킬 있는 표적 특이적 유전자 전달 시스템을 쉽고 간편한 방법으로 개발하고자 하였습니다.

 

 

3. 발견

   표적 특이적 전달을 하기 위해, 널리 알려진 종양표지자인 EGFR 높은 결합력을 가지는 인공항체 repebody 이용하였습니다. PAMAM dendrimer DNA 이루어진 구조체에 정전기적 상호 작용으로 repebody 부착하기 위해 음이온성 펩타이드를 repebody 말단에 연결하였으며, 결과 표적 특이성을 가지는 유전자 전달 복합체를 간단한 정전기적 상호 작용을 이용하여 완성하였습니다.

   이렇게 완성된 복합체를 각각 다른 수준의 EGFR 발현하는 세포들에 처리한 결과 repebody 의한 표적 특이성과 향상된 형질 발현율을 보였으며, 이는 복합체가 표적세포내에서 해리되어 DNA 전달되었음을 공초점 현미경을 이용하여 확인하였습니다. 또한 양이온성 전달체 위에 부착된 repebody 의해 세포독성이 낮아짐을 관찰하였습니다.

 

 

4. 후속

   세포 수준을 넘어 in vivo 실험 조건에서도 동일하게 전달 효율성을 향상시킬 있는지, 그리고 reporter gene 아닌 치료 다양한 목적의 gene 이용한 연구가 추가적으로 필요합니다.

 

 

5. 소감

   특별히 기억나는 에피소드가 있는 것은 아니지만, 개인적으로는 실험을 진행함에 있어 혼자 고민하는 보다 주변 동료들과 함께 고민하고 생각을 공유하는 것이 매우 중요하다고 생각합니다.

 

 

6. 기타

   저의 연구에 대해 아낌없는 조언을 해주신 김학성 교수님과 충남대 최준식 교수님, 그리고 저희 생체분자공학 연구실 동료들께 감사의 말씀을 드립니다. 생명과학과 대학원생 여러분들, 꾸준히 노력해서 좋은 성과 많이 이루시길 바랍니다.

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