KAIST, 세포로봇 치료 과학적 가능성 제시

약물을 싣고 스스로 움직이는 세포 로봇 치료의 과학적 가능성이 제시됐다.

KAIST(총장 이광형)는 화학과 최인성 교수 연구팀이 생체 부산물인 ‘요소(urea)’를 연료로 사용하는 자가 추진 세포로봇을 개발했다고 30일 밝혔다.

요소는 동물의 단백질 대사 과정에서 암모니아로 전환된 노폐물이다. 보통 소변으로 배출한다.

세포로봇을 개발한 KAIST 연구팀. 왼쪽 위부터 최인성 교수, 이호재 교수, 한상영 석박사통합과정, 임형빈 석박사통합과정. 아래 오른쪽은 김나영 석박사통합과정.

연구팀은 자율적인 세포 내 껍질 구조체 형성과 세포로봇으로의 활용에 초점을 맞춰 연구를 진행했다. 껍질 구조체는 복잡한 외부 장치 없이 생명체 스스로 만들어 내는 ‘효모’를 이용했다.

효모는 제빵과 막걸리 발효에 사용된다. 포도당을 분해하는 과정에서 알코올(에탄올)을 부산물로 생성한다.

연구팀은 이때 생성된 에탄올을 활용해 효모 표면에 생체친화적인 방식으로 나노 껍질을 형성했다. 효모가 성장하고 분열하는 동안 나노껍질은 지속 생산된다.

바로 이 나노껍질에 우레아제를 붙여 이동이 가능한 자가추진 세포 로봇을 만들었다. 

우레아제는 요소를 분해해 암모니아와 이산화탄소를 만드는 효소다.

다양한 형태의 세포-껍질 구조체로부터 자가추진 세포로봇의 형성과정을 보여주는 도식.

논문제1저자인 김나영 연구생(석박사통합과정)은 “스스로 환경을 감지하고 반응하며 움직이는 능력을 지닌 새로운 개념의 플랫폼"이라며 "향후 암세포 표적 치료나 정밀 약물전달시스템 등에서 중요한 역할을 할 수 있을 것”이라고 말했다.

연구는 국제 학술지 ‘사이언스 어드밴시스' 온라인판(6월25일)에 게재됐다.

예산은 한국연구재단 기초연구사업 중견연구과제(제목: 세포대사 연계형 단일세포나노피포화) 지원을 받았다.

박희범 기자hbpark@zdnet.co.kr

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세포로봇

요소

효모

에탄올

구조체

나노껍질

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