유전물질 조각 선택적 변형기술 개발… 희귀질환치료제 대중화 기대

UNIST 박철민 교수팀, 화학촉매 기반 올리고뉴클레오타이드 변형 기술 개발
위치 선택성· 효율 뛰어나 신약 개발·생명공학 연구 등 응용 가능... Nature Comm. 게재

박철민 교수

국내 연구진이 기존 유전물질의 단점을 보완하거나 특정 기능을 추가 할 수 있도록 값싸고 빠른 변형 기술을 개발, 최근 속도를 내고 있는 유전물질 기반 신약(mRNA 백신, RNA 희귀질환치료제)의 대중화가 더욱 가속화할 것으로 주목된다.

UNIST 화학과 박철민 교수 연구팀은 DNA나 RNA 조각인 ‘올리고뉴클레오타이드’(oligonucleotide)의 특정 위치에 작용기(기능기)를 붙일 수 있는 화학촉매 기반 변형 기술을 개발했다고 17일 밝혔다. 효소를 사용하는 생물학적 방식에 비해 시간과 비용을 크게 절감할 수 있고, 이전의 구리(Cu) 금속 기반 화학 촉매와 달리 올리고뉴클레오타이드와 엉겨 붙는 현상(킬레이션)이 없어 작용기를 원하는 위치에 붙일 수 있고 반응 효율도 좋다. 붙일 수 있는 작용기의 종류에 제약이 적은 것도 장점이다.

뉴클레오타이드는 DNA(데옥시리보 핵산)나 RNA(리보핵산)의 기본 구조다. 뉴클레오타이드가 수개~수십 개씩 사슬처럼 이어지면 올리고뉴클레오타이드가 된다. 이 올리고뉴클레오타이드의 원하는 위치에 작용기를 붙여 유전물질 기반 약물이 목표물(단백질, 인체 RNA 등)에 잘 전달되게 돕는 것과 같은 효과를 얻는다.

연구진이 개발한 기술은 로듐 금속 기반 화학촉매를 이용해 올리고뉴클레오타이드의 구아닌 염기(base) 부분만 선택적으로 변형시키는 기술이다. 이번 연구에 제1저자로 참여한 이양하 화학과 석·박사통합과정 연구원은 “염기쌍(base-pair)을 형성하는 염기와 그렇지 않은 염기의 반응성 차이를 이용해 위치 선택성을 얻을 수 있었다”고 설명했다.

연구진은 개발된 방식을 이용해 빛으로 제거할 수 있는 작용기(Photocaging group)를 붙이는 변형이나 올리고뉴클레오타이드 끼리 이어 붙이는 반응에 성공했다. 또 변형된 올리고뉴클레오타이드를 ‘DNA 결합 단백질’(DNA-binding protein)의 검출에도 응용할 수 있었다.

박철민 교수는 “이번에 개발된 기술은 제약 분야뿐만 아니라 기초 생명과학 분야 연구, 나노공학 연구의 플랫폼 기술로 쓰일 수 있을 것” 이라고 기대했다.

이번 연구는 삼성과학기술재단, 한국연구재단과 차세대유기합성센터(CNOS)의 지원을 받아 수행됐으며, 연구 결과는 3월 16일(현지시각) 세계적인 학술지인 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 에 발표됐다.

김창배 기자 kimcb@hankookilbo.com