질병의 조기 진단이나 신약개발 등 필요한 핵심 기술
  • ▲ DGIST 문대원 뉴바이올로지전공 석좌교수(왼쪽), 인수일 에너지공학전공 교수(오른쪽 위), 박영호 에너지공학전공 박사과정생.ⓒDGIST
    ▲ DGIST 문대원 뉴바이올로지전공 석좌교수(왼쪽), 인수일 에너지공학전공 교수(오른쪽 위), 박영호 에너지공학전공 박사과정생.ⓒDGIST

    DGIST(총장 국양) 연구진이 여러 종류의 세포막 단백질을 동시에 관찰하며 분석할 수 있는 질량분석 바이오 이미징 기술을 세계 최초로 개발했다.

    이번 연구결과는 기존의 형광 분광 기반 바이오 이미징 기술의 한계를 넘어, 복잡한 질병 메커니즘 등을 규명하고 조기 진단하는데 크게 기여할 것으로 전망된다.

    DGIST 뉴바이올로지전공 문대원 석좌교수, 에너지공학전공 인수일 교수 공동연구팀은 산화금속 나노입자를 접합시킨 항체를 이미지화시켜 마이크로미터 이하의 공간 분해능으로 단백질을 관찰하는 ‘다중 단백질 질량분석 바이오 이미징 기술’을 개발했다고 20일 밝혔다.

    바이오 이미징 기술은 세포에서 일어나는 현상을 영상으로 볼 수 있게 만드는 기술이다. 질병의 조기 진단이나 신약개발 등에 필요한 핵심 기술로써 생명공학, 물리, 화학, 기계 전자와 같은 여러 분야의 융합이 필수적이다.

    현재 주로 사용되는 바이오 이미징 기술은 형광 물질을 단백질에 입혀서 관찰하는 방법인데, 광학 기술의 한계 때문에 동시에 관찰 가능한 단백질은 3~4가지 정도로 분석의 한계가 있었다.

    이에 DGIST 연구팀은 SIMS 분석법(Secondary Ion Mass Spectrometry, 2차 이온 질량 분석법)을 적용해 세포막에 존재하는 여러 종류의 단백질을 관찰하는데 성공했다. SIMS 분석법은 가속 이온을 이용해 주로 반도체 제조를 위한 극미량의 불순물 분석에 활용되는 기술인데, 최근에는 바이오 이미징 기술에 적용하려는 연구가 활발하다.

    하지만 가속 이온의 파괴적인 특성 때문에 지질 분자 이미징 정도만 가능했고, 단백질 이미징은 불가능해 SIMS 분석법을 통한 바이오 이미징 연구가 제한적이었다.

    연구팀은 SIMS 분석법이 수십 종의 산화금속을 분석하고 이미징 할 수 있다는 데 착안했다.

    문대원 석좌교수는 “이번에 개발한 기술을 통해 기존 형광 분광 이미징 기술보다 이미지화 할 수 있는 단백질 분자의 수를 증가시켰으며, 금속 산화물 나노입자의 높은 SIMS 감도를 활용해 시료 손상을 최소화해 세포막에서의 단백질 상호 작용 관찰을 가능하게 했다”며 “여러 단백질이 관여하는 복잡한 질병 기전 연구에 기여할 새로운 바이오 이미징 기술이 될 것이다”고 말했다.

    한편, 이번 연구 결과는 국제과학저널 ‘ACS Applied Materials & Interfaces’에 4월 15일자 표지논문으로 게재됐다.