국내 연구진, 세포 손상 최소화 광집게 개발

시간·위치·주입량 선택적 제어 가능

입자에 도포한 유전물질을 광집게로 집어 세포로 침투시키는 모식도, 사진=미래창조과학부 제공

국내 연구진이 세포 안으로 유전자를 전달하는 광집게를 개발했다. 세포손상을 최소화할 수 있어 유전자 치료 등 생명공학 연구에 활용될 것으로 보인다.

미래창조과학부는 광주과학기술원 기전공학부 이용구 교수와 왈리드 무하마드 박사과정(제1저자) 연구원 등이 레이저로 세포에 구멍을 뚫고 원하는 유전자를 전달하는 광집게 장치를 개발했다고 20일 밝혔다.

광집게(optical tweezers)는 레이저의 전자기장을 이용해 비접촉식으로 마이크로 크기의 입자를 포획하고 이동시킬 수 있는 장치다.

기존방식은 세포에 총을 쏘듯이 원하는 유전자로 코팅된 나노입자를 고속으로 충돌시키거나 전기쇼크를 주는 방식이다. 이 때문에 유전자 전달의 성공여부가 일정하지 않고 세포손상의 우려가 있었다.

또한 원하는 때 원하는 부위로 원하는 양만큼의 유전자를 전달할 수 없다는 것이 한계가 있었다.

하지만 연구팀은 펨토초 레이저로 세포벽에 순간적인 구멍을 내고 원하는 유전자가 도포된 입자를 광집게로 포획해 세포내로 전달하는 방법을 시연하는 데 성공했다.

광집게를 이용하면 단일세포의 유전자조작이 가능하고 전달할 유전물질의 양과 전달시간 및 주입위치를 정교히 조절할 수 있다.

또한 펨토초 레이저가 뚫은 구멍은 순간적으로 생기는 것으로 세포표면에 열에 의한 손상이나 기포발생 등의 부작용을 일으키지 않는 것도 장점이다.

아울러 연구팀은 실제 유전자가 전달되고 48시간 후 유전자가 발현돼 단백질이 생성되고 세포가 생존함을 확인했다.

한편 연구결과는 미국광학회의 보도자료로 소개됐으며 미국광학회가 발간하는 바이오메디컬 옵틱스 익스프레스(Biomedical Optics Express)지 8월 7일자 온라인판에 게재됐다.

김은경 기자 cr21@