KAIST 생명과학과 이채연 박사(왼쪽), 허원도 교수. KAIST 제공한국과학기술원(KAIST)은 생명과학과 허원도 석좌교수 연구팀이 물리학과 박용근 석좌교수 연구팀과 협력해 단백질 및 mRNA를 세포 내에서 빛으로 원하는 시점에 저장하고 방출할 수 있는'릴리저 기술(RELISR)'을 개발했다고 23일 밝혔다.
이번 연구는 세포 내 다양한 생체 분자가 막이 없는 응축체에 저장돼 기능을 조절한다는 최신 세포기능 조절 원리를 빛으로 구현한 기술이다.
연구팀은 특정 분자와 선택적으로 결합하는 표적 부위가 부착된 광유전학 단백질 복합체를 증폭해, 빛 반응 분자 저장·방출 시스템인 릴리저 기술을 설계했다. 이를 통해 세포 및 생체 내에서 특정 단백질 혹은 mRNA를 릴리저에 안정적으로 저장해 빛을 비추면 원하는 시점에 방출할 수 있음을 증명했다.
연구팀은 다양한 세포주와 신경세포, 그리고 생쥐 간 조직 등에서 해당 시스템의 효과를 입증했다.
연구팀은 단백질을 저장⸱방출하는 단백질 방출시스템인 '단백질 릴리저 (Protein-RELISR)'를 통해 세포 모양 변화, 신경세포 내 국소 단백질 활성 등 미세 환경에서의 생화학 반응을 실시간으로 제어하는 데 성공했다.
또 mRNA를 표적으로 하는 mRNA 방출시스템인'mRNA 릴리저 (mRNA-RELISR)'를 활용해, mRNA가 세포질 내에서 번역될 시점을 빛으로 조절하는 데 성공했으며, 실제 생쥐 모델에서도 mRNA 번역 조절이 가능함을 확인했다.
인공 응축물 시스템 (RELISR) 개요. KAIST 제공허원도 석좌교수는 "릴리저 플랫폼은 광유전학 원리를 기반으로 단백질과 mRNA를 원하는 시간, 장소에서 저장하고 방출할 수 있는 범용 도구로, 뇌 신경세포 연구나 세포치료제, 차세대 신약 개발 등에 폭넓게 응용될 수 있다"며 "향후 유전자 가위 시스템 등과의 결합이나, 조직 특이적 전달 기술과 접목할 경우, 더욱 정밀한 치료 도구로 확장될 수 있을 것"이라고 말했다.
KAIST 생명과학연구소 이채연 박사가 제1저자로 주도한 연구는 국제 학술지 네이처 커뮤니케이션스에 지난 7일자로 게재됐다.