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작은 칩 피부에 붙이면 인체 어디든 손상된 부위 치유 기술 개발

美연구팀, 획기적 재생의학기술 동물실험 성공…1년내 인체시험


美연구팀, 획기적 재생의학기술 동물실험 성공…1년내 인체시험

(서울=연합뉴스) 최병국 기자 = "뇌졸중으로 뇌혈관이 손상됐다. 반창고만한 칩을 피부에 붙이고 누른 뒤 바로 떼어낸다. 몇 주 뒤 뇌혈관이 조직이 치유돼 정상적으로 기능한다." 마치 공상과학 영화에서나 보는 것 같은 이런 획기적 기술이 개발됐다.

미국 오하이오주립대 연구팀은 반도체 같은 작은 칩을 피부에 붙인 뒤 누르고 바로 떼어내면 거의 모든 생체 기관의 조직 손상을 치유하거나 기능을 개선하는 기술의 동물실험에 성공했다고 7일(현지시간) 발표했다.

이는 트랜스펙션(transfection)이라는 생명공학 기술을 나노 수준의 전자 기술 등과 결합한 것이다.

특수 트랜스팩션 칩을 인체 피부에 붙이고 실험하는 과정을 연출해 보이는 장면.
특수 트랜스팩션 칩을 인체 피부에 붙이고 실험하는 과정을 연출해 보이는 장면. [오하이오주립대학 연구팀이 연구성과를 설명하기 위해 제작해 배포한 유튜브 동영상에서 캡처]

트랜스펙션은 DNA에 의한 형질전환(transformation)과 감염(infection) 두 단어의 합성어다. 동물 또는 식물의 살아있는 세포에 외래 유전자를 DNA나 RNA 형태로 주입해 세포의 성질이나 기능을 다른 것으로 재(再)프로그래밍하는 것이다.

연구팀은 '조직 나노 트랜스펙션 기술'(TNT)이라고 이름 붙인 기술을 이용해 유전자 암호를 세포에 주입할 수 있는 얇고 작은 칩 같은 장치를 만들었다.

이 칩을 피부에 붙인 뒤 기계에 연결해 누르면 세포를 재프로그래밍하는 DNA나 RNA가 손상된 세포들로 정확히 이송된다.

이는 칩 안에 특수하게 배열한 나노채널을 통해 만들어진 '고도로 강력하고 초점이 집중된' 전기장이 일종의 미세 운송 터널 역할을 하는 덕이다.

연구팀은 이를 쥐와 돼지를 대상으로 한 동물에 적용, 실험에 성공했으며 효과는 98%에 달했다고 밝혔다.

연구팀에 따르면, 다리 혈관이 손상돼 피흐름이 막힌 큰 쥐 다리 피부에 이 칩을 붙이자 세포 변화와 재생이 시작됐다. 주입된 유전자가 피부세포를 혈관세포로 바꾸었고 약물 투여 없이 3주째에 혈관이 살아나 기능하며 완전 치유됐다.

칩을 붙이 해당 부위 조직 세포에 유전자 부하가 일어나 치유되는 과정 설명 그림.
칩을 붙이 해당 부위 조직 세포에 유전자 부하가 일어나 치유되는 과정 설명 그림. [오하이오주립대학 연구팀이 연구성과를 설명하기 위해 제작해 배포한 유튜브 동영상에서 캡처]

연구팀은 놀랍게도 피부세포에서 만든 유전자의 이런 성공적인 트랜스펙션 과정은 생체의 거의 모든 기관에서 일어났다고 밝혔다.

예컨대 피부세포를 이용해 뇌세포 유전자 코드를 만든 뒤 이 칩을 통해 뇌졸중으로 중간대뇌동맥이 막힌 쥐에게 투여한 결과 손상 부위가 치유됐다는 것이다.

연구팀에 따르면, 칩에서 생성되는 전류장은 생물체가 느낄 수준이 아니며, 칩은 바로 떼어내면 되고, 이후 1초도 안 되는 사이에 손상된 부위 세포에 새로운 '정체성'을 갖게 하는 트랜스펙션 과정이 시작돼 몇 주 안에 치유된다.

연구팀은 TNT 기술은 칼을 대거나 주변 조직을 손상시키는 이른바 침습적 방법이 아니며, 바이러스를 이용한 기법 등에 비해 부작용이 없고, 면역시스템을 우회해서 면역억제제가 필요 없고, 효율은 매우 높다고 강조했다.

따라서 향후 1년 안에 인체 임상실험을 할 수 있을 것이라고 덧붙였다.

이 연구결과는 학술지 '네이처 나노테크놀로지'에 실렸다.

choibg@yna.co.kr

<저작권자(c) 연합뉴스, 무단 전재-재배포 금지> 2017/08/08 14:56 송고

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