언 세포 ‘건겅복원’ 새 동결보존제 개발

[광주타임즈]박주영 기자=국내 연구진이 `꽁꽁’ 언 세포를 건강하게 복원하는 나노입자 형태의 새로운 동결보존제를 개발했다. 희귀 세포 보관, 장기 이식 등 다양한 분야에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

지스트(광주과학기술원)는 신소재공학부 이은지 교수 연구팀 등이 세포를 냉동-해동할 때 발생하는 결빙 현상을 효과적으로 제어할 수 있는 결빙방지 단백질 유래 펩타이드가 결합된 나노 크기의 금속유기골격체 입자를 개발해 기존 동결보존제보다 우수한 세포 복원력을 가진 보존제 합성 원천 기술을 확보했다고 20일 밝혔다.

연구팀은 얼음-물 계면의 불안정성 원리와 얼음 표면의 화학결합 자리에 주목했다고 설명했다.

연구팀이 개발한 나노입자를 물에 첨가 후 냉동-해동 시 얼음의 재결정현상을 관찰했다. 그 결과 나노입자 표면에 규칙적으로 배열된 결빙방지 단백질 유래 펩타이드는 얼음 표면과의 견고한 화학결합을 유도해 물의 진입을 효과적으로 막고,작은 크기의 나노입자는 얼음-물 계면의 미세곡률을 증대시켜 어는 점을 낮추고 얼음의 성장을 매우 효과적으로 억제함을 확인했다.

냉동에 의해 형성된 작은 얼음 결정이 해동 시 더 큰 얼음 결정으로 성장하는 것을 얼음재결정화라고 하는데, 연구팀이 개발한 나노입자는 얼음 표면에 효과적으로 결합해 우수한 결빙제어 효과를 보임으로써 동결 시 세포를 효과적으로 보존하고 해동 시 건강하게 복원했다.

이 나노입자는 기존 동결보존제와 비교 시 높은 농도에서도 우수한 생체적합성을 보였으며, 극미량(50 ug/mL)을 사용했음에도 불구하고 신장세포, 암세포, 줄기세포 등 다양한 세포주에 적용했을 때 기존동결보존제와 상응하거나 높은 세포 회수율, 회수된 세포의 증식 효능을 확인할 수 있었다.

지스트 이은지 교수, 한국재료연구원 이희정 박사, 울산대학교 의과대학 이창환 교수 공동연구팀이 수행한 이번 연구는 한국연구재단의 개인기초연구사업(중견), 미래소재디스커버리사업, 지스트 실용화사업의 지원을 받아 수행됐다.

연구 성과는 미국 화학회(ACS)가 발행하는 국제학술지 ‘미국화학회 골드지(JACS Au)’ 표지논문으로 지난 1월 23일 온라인 게재됐다.결빙방지 단백질 유래 나노보존제의 결빙제어능 평가 플랫폼을 개발해 지난해 10월 4일 미국화학회가 발행하는 국제학술지에 발표했고 미국 및 일본에 특허 등록됐다.