GIST, 최첨단 레이저 이용 시연 성공… 세포 손상 최소화
국내 연구진이 레이저로 세포에 구멍을 뚫고 원하는 유전자를 세포 안으로 넣는 기술을 개발했다. 이 방법을 이용하면 세포 손상을 최소화할 수 있어 유전자 치료 등에 활용될 전망이다.
이용구 광주과학기술원(GIST) 교수(기전공학부)와 왈리드 무하마드 박사과정생 연구팀은 레이저의 전자기장을 이용해 마이크로미터(㎛) 크기의 미세한 입자를 잡아채 옮기는 `광집게' 장치를 개발했다고 20일 밝혔다.
지금까지 세포 내부로 유전자를 주입하기 위해서는 세포에 총을 쏘듯이 원하는 유전자로 코팅된 나노입자를 고속 충돌시키거나 전기쇼크를 주는 방식이 이용됐다. 그러다 보니 유전자를 원하는 세포 부위로 원하는 양만큼 전달하기가 힘들었고, 세포가 손상될 수 있다는 우려가 있었다.
연구팀은 펨토초(1000조분의 1초)마다 켜졌다 꺼졌다 하는 최첨단 레이저인 펨토초 레이저로 세포벽에 순간적인 구멍을 낸 후 원하는 유전자가 도포된 입자를 레이저 전자기장으로 잡아채 세포 안으로 넣는 방법을 시연하는 데 성공했다.
광집게를 이용하면 단일세포의 유전자 조작이 가능하고 전달할 유전물질의 양과 전달시간, 주입위치를 정교하게 조절할 수 있다. 레이저가 뚫은 구멍은 순간적이어서 세포 표면에 열 손상이나 기포발생 등의 부작용을 일으키지 않는다. 유전자가 주입되고 나면 구멍은 자체 치유에 의해 저절로 닫힌다.
연구팀은 이렇게 주입한 유전자가 실제로 전달되고 48시간 후에는 발현돼 단백질이 생성되며, 세포가 계속 생존함을 확인했다.
이용구 교수는 "이 연구결과는 순수 생명과학 연구, 농산물 품종개량, 유전자 조작 세포 이용 유용 단백질 생산, 유전자 치료 등에 폭넓게 이용될 수 있을 것으로 기대한다"고 밝혔다.
이 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자 지원사업 지원 하에 이뤄졌으며, 연구결과는 미국광학회가 발간하는 학술지인 `바이오메디컬 옵틱스 익스프레스(Biomedical Optics Express)'지 7일자 온라인판에 게재됐다.
안경애기자 naturean@
이용구 광주과학기술원(GIST) 교수(기전공학부)와 왈리드 무하마드 박사과정생 연구팀은 레이저의 전자기장을 이용해 마이크로미터(㎛) 크기의 미세한 입자를 잡아채 옮기는 `광집게' 장치를 개발했다고 20일 밝혔다.
지금까지 세포 내부로 유전자를 주입하기 위해서는 세포에 총을 쏘듯이 원하는 유전자로 코팅된 나노입자를 고속 충돌시키거나 전기쇼크를 주는 방식이 이용됐다. 그러다 보니 유전자를 원하는 세포 부위로 원하는 양만큼 전달하기가 힘들었고, 세포가 손상될 수 있다는 우려가 있었다.
연구팀은 펨토초(1000조분의 1초)마다 켜졌다 꺼졌다 하는 최첨단 레이저인 펨토초 레이저로 세포벽에 순간적인 구멍을 낸 후 원하는 유전자가 도포된 입자를 레이저 전자기장으로 잡아채 세포 안으로 넣는 방법을 시연하는 데 성공했다.
광집게를 이용하면 단일세포의 유전자 조작이 가능하고 전달할 유전물질의 양과 전달시간, 주입위치를 정교하게 조절할 수 있다. 레이저가 뚫은 구멍은 순간적이어서 세포 표면에 열 손상이나 기포발생 등의 부작용을 일으키지 않는다. 유전자가 주입되고 나면 구멍은 자체 치유에 의해 저절로 닫힌다.
연구팀은 이렇게 주입한 유전자가 실제로 전달되고 48시간 후에는 발현돼 단백질이 생성되며, 세포가 계속 생존함을 확인했다.
이용구 교수는 "이 연구결과는 순수 생명과학 연구, 농산물 품종개량, 유전자 조작 세포 이용 유용 단백질 생산, 유전자 치료 등에 폭넓게 이용될 수 있을 것으로 기대한다"고 밝혔다.
이 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자 지원사업 지원 하에 이뤄졌으며, 연구결과는 미국광학회가 발간하는 학술지인 `바이오메디컬 옵틱스 익스프레스(Biomedical Optics Express)'지 7일자 온라인판에 게재됐다.
안경애기자 naturean@
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