"빛으로 면역반응 조절"…'항체광유전학' 기술 개발

IBS, 인지 및 사회성 연구단 허원도 카이스트 생명과학과 교수

【서울=뉴시스】청색광에 의해 시공간적으로 활성화되는 GFP Optobody. 연구진은 GFP 나노바디를 견본으로 Optobody기술의 토대를 만들었다 (그림 2a). 빛을 주기 전에 GFP 단백질과 결합을 전혀 보이지 않던 GFP Optobody가 청색광에 의해서 활성화되면서 미토콘드리아에 위치한 GFP 단백질을 인지하여 결합하는 것을 확인하였다 (그림 2b,c). 또한 청색광을 특정 타이밍에 원하는 세포에 조사하였을 때, 특정 세포 내에서만 GFP Optobody 의 활성이 유도됨을 관찰하였다 (그림 2d). 세계 최초로 항체 조각의 활성의 시공간적 조절을 가능하게 한 것이다. (그림/기초과학연구원 제공)  [email protected]

【서울=뉴시스】이국현 기자 = 국내 연구진이 빛으로 면역 반응을 조절하는 기술 개발에 성공했다.

기초과학연구원(IBS)은 인지 및 사회성 연구단 허원도 카이스트 생명과학과 교수 연구팀이 항체를 빛으로 활성화시켜 특정 단백질을 억제하도록 만드는 광유전학 기술을 개발했다고 15일 밝혔다.

면역은 감염이나 질병으로부터 우리 몸을 보호하는 방어 체계를 말한다. 항체는 Y자 형태의 단백질로 면역에서 가장 중요한 역할을 하는 물질 중 하나다. 각설탕보다 가루설탕이 물에 잘 녹는 것처럼 긴 항체보다 짧은 항체 조각이 세포 내에서 더 잘 녹는다. 이런 특징 때문에 항체 조각들은 오래 전부터 생물학적 도구나 의약품 재료로 사용돼 왔다.

연구진은 빛을 이용해 항체의 활성화를 조절하는 '옵토바디' 기술을 개발했다. 녹색형광단백질(GFP)을 인지하는 가장 작은 항체 조각인 'GFP 나노바디'를 재료로 실험을 진행했다. 둘로 쪼개져 비활성화 상태였던 GFP 나노바디에 청색광을 쬐면 재결합돼 활성화되는 것을 관찰하고, 활성화된 항체 조각이 세포 이동에 관여하는 단백질을 억제하는 것을 확인했다. 또 옵토바디 기술을 GFP 나노바디 외에도 기존에 널리 사용 중인 항체 조각들에 다양하게 적용했다.
 
연구진은 화학물질을 이용해 항체의 활성화를 조절하는 케모바디 기술을 추가로 개발했다. 둘로 쪼개져 있던 항체 조각을 '라파마이신'으로 재결합시켜 활성화되는 것을 확인하고, 활성화된 항체 조각이 세포 이동에 관여하는 단백질을 억제하는 것을 관찰했다.

이번 연구는 항체광유전학 기술을 개발해 항체 조각이 쪼개지면 비활성화되고 재결합하면 활성화된다는 것을 밝혔다는 데 의미가 있다. 활성화된 항체가 특정 단백질을 억제했을 때 감소되는 기능을 추적하면, 단백질의 고유 기능을 알 수 있다. 또 활성화된 항체를 단백질의 실시간 활성 및 이동을 관찰하는 바이오센서로도 이용할 수 있다.
 
기존에 항체 활성을 조절하는 방법은 화학물질을 이용해 항체의 발현을 유도하는 방법에 국한돼 있었고, 항체 활성을 정밀하게 조절하기 어려웠다. 이번 연구로 빛을 이용해 항체 활성을 빠른 시간 내에 시공간적으로 세밀하게 조절하는 것이 가능해졌다. 향후 이 기술은 항체광유전학 분야 및 항체의약품에 응용될 것으로 보인다.

허원도 교수는 "이번 연구로 개발한 항체광유전학기술은 빛으로 세포 내 단백질의 기능을 제어하는 연구에 적용할 수 있다"며 "향후 다양한 질병을 치료하는 항체 개발과 차세대 면역항암제 개발에 많이 활용될 것으로 기대한다"고 밝혔다.

연구결과는 국제 학술지 '네이처 메소드(Nature Methods)'에 게재됐다.


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