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빛으로 면역 반응 조절하는 길 열렸다

허원도 IBS 연구팀 '항체 광유전학' 기술 개발
빛으로 항체 활성화시켜 특정 단백질 억제
"질병 치료 항체, 차세대 면역 항암제 개발 기여"
빛으로 면역 반응을 조절할 수 있는 시대가 다가온다.

IBS(기초과학연구원)는 허원도 KAIST 생명과학과 교수(인지및사회성연구단) 연구팀이 항체를 빛으로 활성화시켜 특정 단백질을 억제하도록 하는 광유전학 기술을 개발했다고 15일 밝혔다. 

면역은 감염·질병으로부터 몸을 보호하는 방어 체계다. 체계를 지키는 역할을 항체가 한다. 항체는 Y자 형태의 단백질이다. 각설탕보다 가루 설탕이 물에 잘 녹는 것처럼, 긴 항체보다 짧은 항체 조각이 세포 내에서 더 잘 녹는다. 이런 특징 때문에 항체 조각들은 오래전부터 생물학적 도구나 의약품 재료로 사용돼왔다. 

연구진은 빛을 활용해 항체 활성화를 조절하는 기술을 개발했다. 해당 기술을 옵토바디(Optogenetically activated intracellular antibody)라 명명했다. 녹색형광단백질(GFP)을 인지하는 가장 작은 항체 조각인 'GFP 나노바디'를 재료로 실험을 진행했다. 연구진은 둘로 쪼개져 비활성화 상태였던 'GFP 나노바디'에 청색광을 쬐면 재결합돼 활성화되는 것을 관찰했다. 활성화된 항체 조각이 세포 이동에 관여하는 단백질을 억제하는 사실도 확인했다.

연구진은 화학물질을 이용해 항체의 활성화를 조절하는 기술도 개발했다. 케모바디(Chemically activated intracellular antibody)라고 이름을 붙였다. 둘로 쪼개져 있던 항체 조각을 라파마이신으로 재결합 시켜 활성화됨을 확인하고, 활성화된 항체 조각이 세포 이동에 관여하는 단백질을 억제하는 사실도 확인했다. 

이번 연구의 유의미한 성과는 항체 광유전학 기술을 개발해 항체 조각이 쪼개지면 비활성화되고, 재결합하면 활성화된다는 사실을 밝혀낸 점이다. 각각의 단백질은 자신만의 기능을 갖는다. 활성화된 항체가 특정 단백질을 억제했을 때 감소되는 기능을 추적하면, 해당 단백질의 기능을 알 수 있다. 또 활성화된 항체를 단백질의 실시간 활성·이동을 관찰하는 바이오센서로도 이용할 수 있다. 

기존 항체 활성을 조절하는 방법은 화학 물질을 이용해 항체의 발현을 유도하는 방법에 국한돼 있었다. 이에 따라 항체 활성을 정밀하게 조절하기 어려웠다. 하지만 이번 연구로 빛을 이용해 항체 활성을 빠른 시간 내 시공간적으로 세밀하게 조절하는 것이 가능해졌다. 향후 이 기술은 항체 광유전학 분야와 항체 의약품 분야에 응용될 수 있을 전망이다.  

허원도 교수는 "이번 항체 광유전학기술은 빛으로 세포 내 단백질의 기능을 제어하는 연구에 적용할 수 있다"면서 "앞으로 다양한 질병을 치료하는 항체와 차세대 면역 항암제 개발에 많이 활용될 것으로 기대된다"고 언급했다.

IBS(기초과학연구원)는 허원도 KAIST 생명과학과 교수(인지및사회성연구단) 연구팀이 항체를 빛으로 활성화시켜 특정 단백질을 억제하도록 하는 광유전학 기술을 개발했다고 밝혔다. <사진=IBS 제공>IBS(기초과학연구원)는 허원도 KAIST 생명과학과 교수(인지및사회성연구단) 연구팀이 항체를 빛으로 활성화시켜 특정 단백질을 억제하도록 하는 광유전학 기술을 개발했다고 밝혔다. <사진=IBS 제공>
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