"신호 효율 1000배↑"···'형광증폭' 기술 개발

국내 연구팀 "생명현상 탐구 위한 분자 영상물질 발굴 기대"
형광증폭 생물직교프로브의 작동 원리와 파장 영역에 따른 형광증폭 효율의 변화.<사진=한국연구재단 제공>형광증폭 생물직교프로브의 작동 원리와 파장 영역에 따른 형광증폭 효율의 변화.<사진=한국연구재단 제공>

국내 연구팀이 신호 효율이 1000배 높은 형광증폭 기술을 개발했다.

한국연구재단(이사장 조무제)은 박승범 서울대학교 교수와 김은하 아주대학교 교수 연구팀이 다양한 파장의 빛을 발산하는 형광증폭 생물직교프로브 설계 기술을 개발했다고 4일 밝혔다.

생물직교프로브는 생체 내부로 투입된 표적물질과 결합해 형광을 나타내므로써 표적의 위치를 추적하는 데 활용된다. 주로 테트라진(tetrazine) 분자와 형광분자가 연결된 형태다. 테트라진이 표적물질과 빠른 화학반응을 일으키면서 화학구조가 변형되고 형광 신호가 증폭된다.

그러나 형광분자의 에너지가 테트라진으로 전달되면서 형광빛이 소멸된다. 기존의 형광체와 테트라진 구획을 구분하는 방식으로는 생체 내 광투과율이 우수하다고 알려진 장파장 영역에서 형광증폭 효율이 감소하는 것을 막지 못했다.

연구팀은 기존의 형광체-테트라진 구획화 방식에서 벗어나 형광체-테트라진 분자단일화라는 새로운 접근방법을 제시했다. 이를 통해 형광 파장의 영역에 관계없이 1000배 정도 높은 효율로 형광 신호를 증폭시켰다.

연구팀은 형광 파장의 조율과 예측이 가능한 형광분자를 독창적으로 개발해 '서울플로어(Seoul-Fluor)'라고 명명했다. 이를 통해 다양한 파장에서 활용될 수 있는 새로운 형광증폭 생물직교프로브를 발굴했다. 개발된 물질은 세포 미세소관과 미토콘드리아를 관찰하는 형광 이미징에도 성공했다.

박승범 교수는 "서울플로어 뿐만 아니라 다양한 형광체를 기반으로 장파장 영역에서도 우수한 형광증폭 효율을 갖는 생물직교프로브를 개발할 수 있을 것"이라며 "특히 발현양이 적어 관찰이 어려웠던 생체 내 표적들을 선택적으로 추적할 수 있는 유용한 형광 영상물질로 활용될 것"이라고 말했다.

한편, 이번 연구 결과는 화학분야 국제학술지 '미국화학회지(Journal of the American Chemical Society)' 표지논문으로 지난달 24일 자로 게재됐다.
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