- 고려대 강희민 교수팀, 펩타이드 접근성 조절 가능 시스템 개발

이번 연구를 주도한 김유리 고려대 신소재공학부 석박사통합과정생.[고려대학교 제공]
이번 연구를 주도한 김유리 고려대 신소재공학부 석박사통합과정생.[고려대학교 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내 연구진이 원하는 시간에 원하는 만큼 펩타이드를 조절할 수 있는 원천기술을 개발했다. 이를 통해 향후 환자 맞춤형 면역치료를 위한 실마리로 작용할 전망이다.

한국연구재단은 고려대학교 신소재공학부 강희민 교수 연구팀이 펩타이드 접근성의 원거리 조절로 체내 면역 반응을 제어할 수 있는 시스템을 개발했다고 13일 밝혔다.

펩타이드는 아미노산의 중합체로, 아미노산의 종류마다 체내에서 세포 수용체와 특이적으로 결합해 여러가지 기능을 활성화하거나 억제한다.

면역 반응으로부터 조직 치유에 이르기까지 체내에는 많은 단계의 반응이 존재하는데, 효과적인 치료를 위해서는 각각의 단계에 적절히 면역 반응을 제어하는 것이 필요하다.

기존 연구들에서는 pH 조절, 초음파, 빛과 같은 외부 자극을 이용해 면역 반응을 제어하고자 시도했으나 가역적으로 세포 반응을 제어하는 데에 어려움이 있었고, 사용된 외부 자극이나 소재가 생체 친화적이지 않아 생체에 위해를 가할 가능성도 있다.

또한 생체 친화적인 외부 자기장을 이용해 면역 반응 제어를 시도한 연구도 있었지만 이는 펩타이드 접근성을 이분법적으로만 제어해 다양하게 면역 반응을 제어할 수 없었다.

연구진은 생체 친화적이고 다양한 모드를 가진 시스템으로 체내 면역 반응을 제어하기 위해 세포 부착성 펩타이드를 생체 재료 표면에 결합하고, 신축성 연결체를 이용해 다양한 크기로 합성이 가능한 ‘외부 자극 감응형 무기 나노 집합체 소재’를 부착시켰다.

무기 나노 집합체 소재를 동일한 세포 부착성 펩타이드 밀도의 생체 재료 표면에 부착시킬 때, 무기 나노 집합체 소재의 ‘크기’에 따라 펩타이드 접근성을 제어할 수 있음을 알아냈다.

또한 영구 자석으로 생체 재료 표면에서 무기 나노 집합체 소재의 ‘높낮이’를 조절하여 펩타이드 접근성을 제어할 수 있음을 확인, 이에 따라 초기 면역 반응에 중요한 역할을 하는 대식세포의 거동을 제어할 수 있음을 밝혔다.

무기 나노 집합체 소재의 크기와 원거리 높낮이 조절에 따른 펩타이드 접근성 제어 시스템의 모식도.[고려대학교 제공]
무기 나노 집합체 소재의 크기와 원거리 높낮이 조절에 따른 펩타이드 접근성 제어 시스템의 모식도.[고려대학교 제공]

연구팀은 다양한 크기의 무기 나노 집합체 소재와 무기 나노 집합체 소재의 영구 자석을 통한 가역적인 움직임으로, 앞선 연구들의 한계점을 극복했다.

또한 세포 수용체와 펩타이드의 결합을 제어하는 ‘접근 가능한 펩타이드 밀도’라는 새로운 파라미터를 제시, 면역 시스템 제어 후속 연구에 대한 새로운 기준이 될 것으로 기대하고 있다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 기초연구사업 등의 지원으로 수행된 이번 연구성과는 국제학술지 ‘미국화학회지’ 표지논문으로 선정돼 3월 12일 온라인 게재됐다.


nbgkoo@heraldcorp.com