암세포만 공격하는 DNA로봇 개발

미국의 과학자들이 DNA로 로봇을 만드는데 성공, 암환자의 정상세포를 손상시키지 않고 암세포만을 직접 공격해 암치료를 할 수 있는 길을 열었다.

美하버드대 와이스연구소과학자들은 최근 생물학공학(Biologically Inspired Engineering)을 이용, DNA로 항암물질을 전달하는 나노로봇을 만드는데 성공했다고 발표했다.

이 로봇은 암세포 표면에서만 발견되는 이상 단백질을 만나면 두개로 이뤄진 나노로봇의 통을 열어 약물질을 쏟아낸다. 연구진은 이 DNA나노로봇은 구조DNA,암세포 항체,앱타머(Aptamer),금속원자클러스터를 복합해 만든 것”이라고 말했다.

DNA는 우리 몸의 유전 정보를 구성하는 기본 물질로서 아데닌(A), 티민(T), 구아닌(G), 시토신(C) 등 네 가지 염기로 이뤄져 있다. 이를 통해 환자의 몸에 있는 암세포를 직접 공격할 수 있는 길을 열었다. 하버드대 연구진들은 DNA로 항암물질을 전달하는 나노로봇을 만들었다고 발표했다. 서로 다른 질병에서 사용될 수 있는 이 기술은 심지어 암세포가 그들 스스로 죽일 수 있도록 할 수 있는 것이라고 포브스지가 18일자로 보도했다.

이 로봇들은 DNA오리가미 라고 불리는 기술을 사용해 만들어지는데 DNA에서 서로 다른 구조를 만들기 위해 사용되는 상보성 화학기반쌍의 구축방식을 이용한다.

과학자들은 DNA화학합성방식이 매우 작은 크기에서도 손쉽게 서로다른 형태를 만들며, 이들 구조의 일부가 컴퓨팅 같은 놀라운 특성을 가지고 있다는 점을 이용했다. 이 특성을 사용한 나노로봇의 컴퓨팅 기술을 이용해 나노로봇을 제어하고 암세포를 만나면 작동하도록 만들었다.

하버드대 과학자들은 DNA로봇이 매우 단순한 로직게이트시스템 상에서 컴퓨터처럼 작동하도록 설계했다. DNA로봇은 총열들의 집합처럼 만들어졌으며 두개의 총열덩어리들이 하나의 힌지에 의해 연계된 모양을 하고 있다. 이 DNA로봇의 내부에 서로 다른 화학물질을 함유하게 만들 수 있다.

그리고 DNA가 암세포의 표면에서만 발견되는 단백질같은 특정 분자를 만났을 때 스위치를 켜서 로봇이 열리면서 화학물질을 암세포 내부로 방출토록 했다.

아이도 배철러 연구원은 자료를 통해 “이 DNA로봇은 일종의 합성 잠금쇠라고 생각할 수 있다”며 “로봇과 암세포에서 발견되는 특정분자가 제대로 만났을 때에 비로소 로봇이 열리면서 약물을 투여하게 된다”고 설명했다.

이들이 개발한 DNA로봇을 테스트하기 위해 연구진은 항체조각을 적재해 두개의 다른 종류의 암세포를 향하게 했다. 이들은 그런 다음 로봇이 이 가운데 하나의 암세포형태를 만나면 열리도록 프로그래밍했다.

로봇이 열리면 로봇은 항체조각을 세포에 전달하는데 이 조각은 세포자살을 수행하도록 하는 분자명령을 포함하고 있다. 연구진은 이 실험을 성공리에 마쳤고 이 내용은 사이언스지에 실렸다.

조지 처치 연구팀장은 “우리는 이제 복합적이고 예상할 수 있는 나노구조를 통해 감지 및 로직 컴퓨팅 기능을 통합할 수 있게 됐으며 이는 인간암세포와 T세포를 표적으로 하는 매우 유용한 최초의 구조DNA,암세포 항체,앱타머(Aptamer),금속원자클러스터 복합체”라고 말했다.

이것은 DNA의 속성이 약물과 다른 화학물질을 신체 안으로 옮겨넣을 수 있는 이상적인 방법이란 것을 보여주었기 때문이다. 그것은 생물학적시스템과 호환성을 가지고 있으며 미생물에 의해 자연분해된다.

게다가 이 로봇은 특정 암세포나 박테리아세포를 표적으로 삼기 때문에 지나친 약물투여에 대한 걱정을 할 필요가 없다.