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| 제목 | ‘마법의 탄환’으로 몸 안에 DNA 투척 | ||
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| 작성일 | 2010년 04월 28일, 관리자 | 조회수 | 2,588회 |
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트리스 배열 플러렌으로 파킨슨·암 치료도 가능 / 2010년 04월 13일(화) 지난 3월14일 네이쳐 케미스트리(Nature Chemistry)는 ‘캐나다 자연과학공학연구회(NSERC)와 캐나다 진보연구소(CIAR)가 맥길대학교 화학부 하나디 슬레이만(Hanadi Sleiman) 박사 연구팀을 지원키로 했다’는 내용의 기사를 보도했다. 실제로 슬레이만 박사 팀은 나노튜브 연구에 있어 최근 큰 성과를 거두고 있는 것으로 전해지고 있다. 연구팀에서 ‘마법의 탄환(magic bullets)'이라고 이름 붙힌 나노튜브를 이용하면 인체 안의 특정 질병 부위 내에 약물을 투입할 수 있다. 잠수함처럼 우리 인체를 항해하는 나노튜브를 볼 수 있는 시대가 멀지 않았음을 말해주고 있다. 인체 내에서 분자 확인한 후 DNA 등 투입 놀라운 것은 현재 진행되고 있는 연구가 약물뿐만 아니라 DNA를 포함하고 있다는 사실이다. 슬레이만 박사는 ‘마법의 탄환’ 방식을 활용해 세계 최초의 ‘DNA 나노튜브’ 모형을 만들어냈다고 말했다. DNA 나노튜브에 짐(DNA)을 싣고 가 목적지에 내려놓으면 기존 염기배열에 또 다른 DNA가 추가된다. 이 나노 구조물의 크기는 수 나노미터에서 2만 나노미터에 이를 수도 있다. (1 나노미터는 사람의 머리카락 직경의 1만 분의 1 크기) 지금까지 DNA 나노튜브는 복제된 DNA를 실린더에 넣어 제작해왔다. 그러나 슬레이만 박사팀은 어떤 형태의 물질도 실어 나를 수 있는 나노튜브를 개발했다. 슬레이만 박사는 연구팀에서 개발한 나노튜브는 DNA를 비롯 다양한 물질들을 싣고 목적지로 가 그곳에서 장소(분자)를 확인한 후 하역을 시작한다고 말했다. 그동안 많은 과학자들은 나노튜브를 암 치료에 활용할 수 있을 것으로 생각했다. 그러나 슬레이만 박사는 지금 수행하고 있는 나노튜브 연구가 아직 초기 단계라며, 연구원들은 나노의학(nanomedicine) 발전을 위해 다른 분야와의 융합연구에 더 많은 연구를 기울여야 한다고 말했다. 나토튜브 연구와 함께 60개의 탄소원자로 구성된 축구공 모양의 ‘플러렌(fullerenes)’ 연구도 활발하게 진행되고 있다. 최근 사이언스 데일리(Science Daily)는 미국 로스알라모스 국립연구소(LANL) 연구진이 플러렌에 의한 잠재적 세포 손상 사실을 입증했다고 보도했다. 이 연구결과는 독성학 분야의 권위지인 독성학과 응용 약리학(Texicology and Applied Pharmacology)에 게재됐다. 로스알라모스 연구소 연구진은 이런 세포 손상 연구가 파킨슨병, 알츠하이머 병, 심지어 암 치료에 도움이 될 것이라고 언급하고 있다. 플러렌이라는 명칭은 측지선 돔(geodesic dome) 구조와 같은 모양의 돔을 설계한 미국의 건축가 벅민스터 풀러(Buckminster Fuller)의 이름에서 유래한 것이다. 그의 이름을 따 ‘버키 볼(Bucky Ball)'이란 별칭이 붙여졌다. 미성숙·노화 메커니즘으로 암 세포 성장 멈춰 버키볼의 형태는 버키볼 구조에서 떨어져 나온 분자들의 짧은 가지들이 공간상에서 어떻게 배열되느냐에 따라 달라진다. ‘트리스(tris)’라고 불리는 버키볼 변형체는 반구의 중심 구조에서 세 개의 분자 가지가 떨어져 나와 있다. ‘헥사(hexa)’ 배열의 다른 변형체는 중심 구조에서 떨어져 나온 여섯 개의 분자 가지들이 거의 대칭 구조로 배열돼 있으며, 마지막 형태는 본래의 구조를 갖고 있는 버키볼을 말한다. 로스알라모스 연구소의 독물학자 준 가오(Jun Gao)는 배양된 인간 피부세포를 세 가지 다른 형태의 버키볼에 노출시켰다. 그리고 세포를 ‘트리스(tris) 배열’이라고 불리는 버키볼 변형체에 노출시킬 경우, 세포가 가사(假死)상태에 있는 것처럼 미성숙하면서 노화(premature senescence)된다는 사실을 발견했다. 일반적으로 세포가 죽는 것처럼 세포가 죽는 것은 아니지만 분화되거나 자라지 않는 상태가 된다는 것. 만일 세포가 트리스 배열 버키볼에 노출된다면 세포의 자연적인 생활주기는 정지 상태가 되고, 장기적인 장기 성장을 억제하면서 장기의 질병을 발생시키는 요인이 된다. 다시 말해 트리스 버키볼을 인체 내에 투입할 경우 유독성을 지니고 있다는 의미다. 더구나 트리스 배열 버키볼에 노출된 세포는 바이러스에 의한 일반적인 면역 반응을 잠재적으로 간섭하는 특이한 분자 반응이 일어났다. 때문에 로스알라모스 연구소는 이런 형태의 플러린에 노출될 경우 바이러스 감염이 더 쉽게 일어날 수 있는지 그 여부를 결정하는 연구를 진행하고 있다고 밝혔다. 트리스 배열 버키볼의 이용 가능성도 거론되고 있다. 이 연구결과가 몇몇 소모성 질환(debilitating diseases)을 치료할 수 있는 획기적인 방법이 될 수 있다는 것. 파킨슨 병과 알츠하이머 병과 같은 난치성 질병의 경우 신경세포들은 죽든지 아니면 기능이 퇴화된다. 그러나 특정 신경세포의 미성숙과 노화를 유발하는 메커니즘을 이용하면, 이런 질병들의 발생을 지연시키거나 제거시킬 수도 있다. 통제가 불능할 정도로 급속히 분화되고 있는 암의 경우도 미성숙 노화 메커니즘을 적용할 수 있다. 세포 분화를 중단시킬 수 있기 때문이다. 헥사 배열 버키볼 연구로 독성 해결할 수도 플러렌을 비롯한 탄소 나노입자들에 대한 관심은 의료계를 넘어서 거의 전 산업 분야로 확산되고 있다. 관계자들은 탄소나노입자들이 연간 4~5톤 사용되고 있는 것으로 보고 있다. 로스알라모스 연구소 책임연구원인 독물학자 라쉬 이예(Rashi Iyer) 박사는 “나노 물질이 21세기를 이끌어갈 혁명”이라고 말했다. 인류가 앞으로 나노물질을 다루며 살아가야 하는 것은 자명하다며 앞으로 어떻게 하면 나노물질 사용을 최대화하면서 인간과 환경에 최소한의 영향을 미치게 할 수 있을지에 대해 고민해야 한다고 말했다. 인간과 환경에 최소한의 영향을 미칠 수 있어야 한다는 것은 곧 나노물질의 유해 가능성을 말한다. 석면 노출과 유사하게 나노물질 역시 잠재적인 체내 흡입 가능성이 문제가 되고 있다. 그러나 로스알라모스 연구소의 연구결과는 유해성 문제를 해결할 수 있는 단서를 제공하고 있다. 헥사 배열 버키볼의 경우 다른 두 가지 배열 버키볼보다 독성이 훨씬 덜 하다는 사실을 발견했다. 이 같은 연구결과는 인체에 독성이 없는 새로운 나노물질을 만들어낼 수 있다는 가능성을 말해주고 있다. 나노물질이 안전하게 작용하는지 확인하기 위해 나노물질의 생물 평가 프로그램을 도입, 잠재적 위험에 대한 사전 연구를 진행하고 있는 로스알라모스 연구소는 지금과 같은 추세로 연구가 진행될 경우 국가안보 임무에 도움이 되는 잠재력을 가지면서 고기능, 저바이오임팩트 나노물질 개발이 가능할 것으로 보고 있다. 현재 로스알라모스에서 나노물질 독성연구에 참여해온 연구원들은 제니퍼 홀링스워스(Jennifer Hollingsworth), 이 지앙(Yi Jiang), 지엔 송(Jian Song), 폴 웰치(Paul Welch), 싱 린 왕(Hsing Lin Wang), 스리니바스 이예(Srinivas lyer)와 가브리엘 몬타노(Gabriel Montano) 등이다. 이강봉 편집위원 | aacc409@naver.com 저작권자 2010.04.13 ⓒ ScienceTimes |
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