화학연, 미생물 세포로 '인공 지질방울 소기관' 개발
30배 향상된 인공세포 저장능력 구현..바이오의학 분야
국내 연구진이 살아있는 미생물 세포로 고부가가치 의약품 소재 생산부터 저장까지 모든 공정 과정을 수행할 수 있는 인공세포 소기관을 개발했다. 세포를 재설계해 원하는 인공 생명시스템을 제작하는 합성생물학 기술에 기반한 것으로, 향후 의약품과 헬스케어 소재 등 바이오·의약 분야에 널리 활용될 전망이다.
한국화학연구원은 이주영 박사, 오승수·손창윤 포스텍 교수 연구팀이 공동으로 의약품 소재 생산과 고집적 저장을 위해 '인공 지질방울(세포 안에서 과잉 생산되는 지방의 축적·저장기관) 소기관'을 개발했다고 16일 밝혔다.
바이오 분야 연구는 생명현상의 복잡성과 다양성에 의한 불확실성(비예측성), 기술개발 소요 기간 등의 문제를 극복하기 위해 예측 가능한 고성능 세포 시스템을 디자인하고 제작할 수 있는 합성생물학 기술이 새롭게 주목받고 있다.
연구팀은 지용성 분자와 세포 내 지질방울 소기관 간 물리화학적 상호작용과 세포 내 움직임을 컴퓨터 기반 분자 시뮬레이션을 통해 독특한 저장 매커니즘을 새롭게 밝혀냈다. 기름 방울 속에 잘 녹아 들어가는 지용성 분자의 일반적 특성과 달리 소수성 결합을 통해 지용성 분자의 형태 변화에 따라 지질방울 소기관 내부로 침투할 수 있다는 점을 규명했다고 연구팀은 설명했다.
이런 지용성 분자의 구조적 저장 매커니즘을 토대로 실제 미생물 세포를 인공적으로 디자인하고 재설계해 인공 미생물 세포가 생산하는 '스쿠알렌', '지아잔틴' 등 바이오 의약품 소재와 헬스케어 소재의 고집적 저장에 최적화된 '지질방울 소기관'을 성공적으로 개발했다.
연구팀은 맞춤형 저장이 가능한 '지질방울 소기관'을 활용해 인공세포의 저장 능력을 30배 이상 향상시켜 세포가 안전하게 살 수 있는 환경을 제공할 수 있도록 구현했다.
이주영 화학연 박사는 "살아있는 세포를 산업적 수요에 맞게 맞춤형으로 디자인하고, 인공적으로 개발할 수 있는 합성생물학에 기반했다는 데 의미가 있다"며 "앞으로 의료용 지용성 분자 생산에 최적화된 차세대 인공 미생물 세포 개발 기술로 유용할 전망"이라고 말했다.
이 연구결과는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(6월호)'에 실렸다. 이준기기자 bongchu@dt.co.kr
한국화학연구원은 합성생물학 기반으로 살아있는 미생물 세포로 고부가가치 의약품 소재 생산부터 맞춤형 저장까지 가능한 '지질방울 소기관'을 개발했다.
