고려대, 얼렸다 녹인 세포 보호하는 소재 개발

[이데일리 김응열 기자] 고려대는 화공생명공학과의 안동준 교수가 김도년 서울대 기계공학부 교수, 이찬석 한양대 바이오신약융합학부 교수와 공동으로 동결 세포의 생존율과 기능을 높게 유지시키는 생분해성 DNA 나노소재를 세계 최초로 개발했다고 8일 밝혔다.

(윗줄 왼쪽부터)안동준 고려대 화공생명공학과 교수(교신저자), 김도년 서울대 기계공학부 교수(공동 교신저자), 이찬석 한양대 바이오신약융합학부 교수(공동 교신저자), (아랫줄 왼쪽부터)이예담 고려대 박사(제1저자), 정우혁 고려대 박사(공동 제1저자), 전경화 서울대 박사과정(공동 제1저자). (사진=고려대)

줄기세포, 세포치료제와 같은 생체 시료를 오래 보관하기 위해서는 저온보존이 필수적이다. 그러나 현재 널리 쓰이는 화학적 동결보존제는 독성이 높고 해동 후 이를 별도로 제거하는 과정을 거쳐야 한다. 이에 따라 세포의 구조와 기능을 유지하면서도 독성이 낮은 동결보존제 개발이 중요한 과제로 남아있다.

이에 공동 연구팀은 생분해성을 갖춘 DNA 프레임워크 소재를 개발했다. 연구진은 DNA 조각을 조립해 그물망처럼 생긴 나노 구조체를 만들고 세포막에 잘 달라붙도록 콜레스테롤 성분을 더했다. 이렇게 결합된 구조체는 세포 표면을 감싸 외부 충격에서 세포막을 보호한다. 동시에 세포 안팎에서 얼음 결정의 생성을 막아 세포 손상을 줄인다.

연구팀이 면역세포의 한 종류인 대식세포를 대상으로 실험을 진행한 결과 새로 개발한 DNA 프레임워크를 극소량만 사용해도 기존 화학적 동결보존제보다 세포 복원율이 약 60% 높게 나타났다. 세포 사멸과 괴사도 크게 줄었으며 장기간 보관 후에도 효과가 유지됐다. 세포는 단순히 살아남는 것을 넘어 본래 기능까지 회복했고 해동과 더불어 소재가 빠르게 분해돼 독성이 남을 우려도 적었다.

안동준 교수는 “향후 줄기세포, 면역세포에 더해 바이오산업에서 주목하는 오가노이드 조직과 생체모사 칩까지 적용 범위를 넓힐 계획”이라며 “DNA 구조체를 조립해 여러 기능을 더할 수 있는 만큼 새로 개발한 프레임워크를 차세대 세포·조직 보존 플랫폼으로 발전시킬 것”이라고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단 선도연구센터사업(ERC)의 지원을 받아 수행됐다.