엑소좀 융합 반응(그림제공: IBS)© 뉴스1

기초과학연구원(IBS·대전 유성구) 첨단연성물질 연구단이 살아있는 세포 간 정보전달체인 엑소좀을 리프로그래밍해 세포 내에서 에너지 생성이 가능한 인공세포 소기관을 개발했다.

이는 인공엑소좀이 저산소증으로 손상된 세포에 에너지를 공급하는 등 새로운 약물전달 시스템을 제시할 것으로 기대된다.  

14일 IBS에 따르면 첨단연성물질 연구단 조윤경 그룹리더 연구진은 나노 크기 엑소좀이 살아있는 세포 간 효율적 정보전달체임에 착안했다.

이에 세포 크기의(직경 ~ 10 μm, 부피 1 picoliter 이하) 액적 기반 미세유체 반응기를 이용, 두 종류의 엑소좀이 합쳐지면서 내부 물질끼리 화학반응이 일어나 융합되는 것을 확인했다.

또, 엑소좀 내부 및 막단백질에 서로 다른 효소를 갖고 있는 엑소좀의 융합반응을 통해 생촉매 반응을 성공적으로 제어했다.

특히, 이번에 개발한 인공엑소좀은 의학적 활용 가능성도 클 것으로 기대된다.

연구진은 세포의 에너지 원천인 생체에너지(ATP)를 합성시킬 수 있는 효소들을 인공엑소좀에 포함시켜, 살아있는 세포 내에서 ATP를 만들어내는 인공합성 엑소좀의 생성을 확인했다.

나아가 인공엑소좀이 유방암 모사 스페로이드의 내부 깊숙한 부분까지 전달되었음도 보였다. 이는 인공엑소좀이 저산소증으로 손상된 세포에 에너지를 공급하는 나노 알약으로 활용될 가능성을 보인 것이다.

또, 종양 중심부의 생체에너지(ATP) 부족 현상 규명에도 새로운 전략을 제시할 것으로 기대된다.

연구를 이끈 조윤경 그룹리더은 “향후 엑소좀의 내부와 표면에 부가적인 기능을 탑재한 인공세포 소기관을 만드는 연구를 계속할 예정”이라고 말했다.

이번 연구결과는 나노분야 세계적 학술지 ‘네이처 카탈리시스’에 표지논문으로 14일 게재됐다.