[사이언스카페] 종이접기로 생명 구한다…DNA 오리가미 작성일 04-24 132 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">난치성 췌장암에만 들어가는 DNA 구조 개발<br>암조직 정밀 수술에 도움, 항암제 전달도<br>DNA 접어 바이러스 모방, 암 백신도 가능</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="0keEGBxpAq"> <p contents-hash="05005f10638a9973b53668e9c73685015611db7445c22a1a7b2b26a338be8c0b" dmcf-pid="pEdDHbMUAz" dmcf-ptype="general">종이접기는 영어로 ‘오리가미(origami)’라고 한다. 종이접기 공예가 발전한 일본어에서 딴 이름(おりがみ)으로, 일본어로 ‘접다(오리)’와 ‘종이(가미)’를 합친 말이다. 종이를 접어 골과 마루 구조를 만들어 원하는 입체로 변화시키는 방법이다. 어쩌면 자연을 모방한 기술이지 모른다. 식물의 싹을 보면 나중에 잎 표면의 골과 마루가 된 선들을 따라 차곡차곡 접혀 있음을 알 수 있다.</p> <p contents-hash="41f87930293862bc290055b1a5ebc8eb5dca4c6ff2cac9856bcb860f5a8374c1" dmcf-pid="UDJwXKRuc7" dmcf-ptype="general">사랑 고백을 위해 종이학을 접던 종이접기가 사람을 구하는 기술로 변신했다. 유전물질인 DNA를 원하는 모양으로 접어 난치병인 췌장암에 걸린 세포만 가려내고, 인체의 면역력을 높이는 암 백신도 만든다. DNA를 접어 인체에 침입하는 바이러스 형태로 만들어 인체에 주입하면 면역반응을 유도할 수 있다. 몸속을 돌아다니며 상처를 치료하는 의료용 로봇도 종이접기로 개발하고 있다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="66bc194e2651a79c444f323c45f28452bf17753784c0e671fdcae4ad7c093c2e" dmcf-pid="uwirZ9e7Nu" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="미국 일리노이대 기계공학과의 한범수 교수(왼쪽)와 박사후 연구원인 최새로미 박사. 종이접는 원리를 이용한 DNA 오리가미로 난치성 췌장암 조직을 정밀하게 식별하는 데 성공했다./미 일리노이대" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202504/24/chosunbiz/20250424061910171hrfz.jpg" data-org-width="2000" dmcf-mid="ZhikYqQ0cV" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202504/24/chosunbiz/20250424061910171hrfz.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 미국 일리노이대 기계공학과의 한범수 교수(왼쪽)와 박사후 연구원인 최새로미 박사. 종이접는 원리를 이용한 DNA 오리가미로 난치성 췌장암 조직을 정밀하게 식별하는 데 성공했다./미 일리노이대 </figcaption> </figure> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="886a1728f14da339596543212b393bcf4a2a0888e02da0da59bb1533f6a7cd34" dmcf-pid="7rnm52dzcU" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202504/24/chosunbiz/20250424061910786zzmp.png" data-org-width="1800" dmcf-mid="5wikYqQ0j2" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202504/24/chosunbiz/20250424061910786zzmp.png" width="658"></p> </figure> <p contents-hash="1296419ee7e170f9f3867e71d5a642a07a56df5027aa82b452f08974616b36c1" dmcf-pid="zmLs1VJqgp" dmcf-ptype="general"><strong>◇DNA 가닥을 원통으로 접어 약물 전달</strong></p> <p contents-hash="650e0a94a32b2725a0cff6916ad36eb05599307164d3db5ef71cdf57e606aca3" dmcf-pid="qsoOtfiBj0" dmcf-ptype="general">미국 일리노이대는 “기계공학과 한범수 교수 연구진이 DNA에 오리가미 기술을 적용해 췌장암에 걸린 조직과 정상 조직을 가려내는 데 성공했다”고 지난 22일 밝혔다. 퍼듀대 기계공학과 최종현 교수가 공동 교신저자로 등재된 연구 논문은 지난 2월 국제 학술지 ‘어드밴스드 사이언스’에 실렸다.</p> <p contents-hash="95ea29cea8e7213db080112d6cfdb931949f2925371609bfc76ad109b266ca8a" dmcf-pid="Brnm52dzj3" dmcf-ptype="general">췌장암은 소화효소를 분비하는 췌장에 생긴 암으로, 5년 생존율이 15.9%에 불과하다. 생존율이 이렇게 낮은 것은 췌장이 복부 깊숙이 있어 일반 종합검진에서 하는 내시경이나 초음파로는 발견하기 어렵기 때문이다. 조기 발견이 쉽지 않아 말기 환자가 대부분이다.</p> <p contents-hash="d17a35541e46a23e1490f12a3b2ce4df76070e38be952be4fe17e481682e5cc0" dmcf-pid="bmLs1VJqAF" dmcf-ptype="general">한 교수는 “DNA 종이접기를 이용하면 췌장암 조직을 보다 정확하게 식별해 절제 수술에 도움을 줄 뿐만아니라 약물을 암세포에만 전달하는 데에도 활용할 수 있다”고 밝혔다. 연구진은 실제로 췌장을 모방한 인체 조직으로 가능성을 입증했다.</p> <p contents-hash="a53c7c2ef4116db587b9789b14c2cbcdd7fc70d09b81bc873221e523a6a8995f" dmcf-pid="KsoOtfiBAt" dmcf-ptype="general">유전물질인 DNA는 아데닌(A)·구아닌(G)·시토신(C)·티민(T)이라는 4가지 염기로 구성된다. 이 염기들이 배열된 순서에 따라 생명현상을 좌우하는 단백질이 만들어진다. DNA는 두 가닥이 지퍼처럼 연결돼 이중나선을 이룬다. 아데닌은 티민과, 구아닌은 시토민과 결합하기 때문이다.</p> <p contents-hash="57ec1c1c73eb0f833c9fe1ca83580d6a709a94052afa0a790c3e99cb3f85cc0a" dmcf-pid="9OgIF4nbc1" dmcf-ptype="general">염기가 배열된 순서를 잘 설계하면 이와 같은 염기의 상보적 결합을 이용해 DNA 가닥으로 원하는 입체 나노 구조를 만들 수 있다. DNA는 100만년 이상 된 화석에서도 추출할 수 있을 만큼 안정적인 구조여서 나노 구조 안에 약물을 넣고 인체에 전달하는 데 최적인 물질이다. .</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="629fe2744bbd26f83ff9edd7f5e5335fb76765a58430d383e2df18c6109ccd32" dmcf-pid="2IaC38LKg5" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="DNA 가닥에 염료(보라색)을 넣고 원통과 타일 모양으로 만든 모양. 특정 크기에서 췌장암 조직에 흡수되는 양이 가장 많았다./Advance Science" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202504/24/chosunbiz/20250424061913705agcj.jpg" data-org-width="1367" dmcf-mid="15myzRA8k9" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202504/24/chosunbiz/20250424061913705agcj.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> DNA 가닥에 염료(보라색)을 넣고 원통과 타일 모양으로 만든 모양. 특정 크기에서 췌장암 조직에 흡수되는 양이 가장 많았다./Advance Science </figcaption> </figure> <p contents-hash="e7974e4eb5e24c1efb3871c43d0133efb207479dc47e89bc05bc15a26e7ec820" dmcf-pid="VCNh06o9gZ" dmcf-ptype="general">연구진은 DNA를 접어 다양한 크기의 원통과 타일 모양 구조물을 만들었다. 그 안에 염료를 넣고 암 오가노이드(tumoroid, tumor organoid)에 투여했다. 이후 염료가 내는 형광으로 DNA 구조물의 모양이나 크기가 암 조직 흡수율에 영향을 미치는지 확인했다.</p> <p contents-hash="787c6ce2ddfd03425dbe20d547e0010b90942407c52daa292657c0a0b85d716b" dmcf-pid="fhjlpPg2aX" dmcf-ptype="general">오가노이드는 인체의 모든 세포로 자라는 줄기세포를 장기(臟器)와 유사한 입체 구조로 배양한 것으로, 미니 장기라고 불린다. 연구진은 인체 암 조직을 오가노이드로 구현했다. 형광 이미지를 확인한 결과, 길이 약 70㎚(나노미터, 1㎚는 10억분의 1m), 지름 30㎚의 원통 구조와 길이 6㎚, 지름 30㎚의 타일형 구조물이 췌장암 조직에 가장 많이 흡수되는 것으로 나타났다. 주변의 정상 조직에는 흡수되지 않았다.</p> <p contents-hash="db0cc664c463691e54940a45be7aa4c697d4adaa7e1f150f144fd57bd20cf6f6" dmcf-pid="4lASUQaVjH" dmcf-ptype="general">한 교수는 “크기가 비슷하면 관이나 타일 모양 모두 유사한 특성을 보이는 것으로 미뤄 볼 때 DNA 나노 구조믈의 모양보다는 크기가 중요한 영향을 미치는 것으로 생각된다”며 “동일한 원통 모양이라도 길어지거나 짧아지면 흡수 특성이 저하되는 점이 이를 뒷받침한다”고 말했다.</p> <p contents-hash="a5ba02c2da5d61ba8facbc543f098fb91b580a3a8e2da8b29ed01a239019a15d" dmcf-pid="8ScvuxNfcG" dmcf-ptype="general">연구진은 종이접기로 만든 DNA 구조물을 약물 전달체로도 쓸 수 있다고 기대했다. DNA 구조물에 약물을 넣고 암 조직에 흡수시키는 방식이다. 한 교수는 “이번 연구는 부작용 없이 암세포에만 선택적으로 항암제나 치료용 유전물질을 전달할 수 있음을 보여주었다는 점에서 의미가 있다”며 “현재 관련된 후속 연구를 준비하고 있다”고 말했다.</p> <p contents-hash="abf0c63e30ef3d8784236c4355f644e79553bcb8306b207b40525667249558a1" dmcf-pid="6vkT7Mj4jY" dmcf-ptype="general">한 교수는 서울대에서 석사학위까지 받고 2001년 미국 미네소타대에서 박사학위를 받았다. 퍼두대 교수를 거쳐 2024년 일리노이대로 자리를 옮겼다. 공동 교신저자인 최종현 퍼듀대 교수는 연세대에서 석사학위까지 받고 2005년 버클리 캘리포니아대에서 박사학위를 받았다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="b400c989686aae4a05239554485c9d016e016db3b9f81d9908b86d487787474a" dmcf-pid="PTEyzRA8gW" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="종이접기 오리가미 방식으로 DNA를 접어 에이즈 바이러스 구조를 만든 모습. 이를 이용하면 인체에 전혀 해를 주지 않고 백신 효과를 낼 수 있다./MIT" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202504/24/chosunbiz/20250424061915321mxjv.jpg" data-org-width="900" dmcf-mid="t9PzewyjNK" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202504/24/chosunbiz/20250424061915321mxjv.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 종이접기 오리가미 방식으로 DNA를 접어 에이즈 바이러스 구조를 만든 모습. 이를 이용하면 인체에 전혀 해를 주지 않고 백신 효과를 낼 수 있다./MIT </figcaption> </figure> <p contents-hash="a1e293646b64e469fb8784051c1441d09a362960c84de5f9d2db147408bc77ac" dmcf-pid="QyDWqec6ay" dmcf-ptype="general"><strong>◇면역력 키우는 암 백신도 개발</strong></p> <p contents-hash="666be5edc140a2598a996aa1ce5465c60a673ea1cad33bf9fc643715a18c71b2" dmcf-pid="xWwYBdkPNT" dmcf-ptype="general">종이접기로 만든 DNA 구조물은 암 백신으로도 개발되고 있다. 백신은 독성을 없앤 바이러스나 세균를 인체에 주입해 면역반응을 유발하는 원리다. 마치 소수의 적군을 미리 경험하고 준비 태세를 갖춰 나중에 적이 오면 바로 공격하는 식이다. 암 백신은 항암제처럼 암세포를 직접 파괴하지 않고 이런 면역반응을 유도한다.</p> <p contents-hash="2d2d12ee6c2e818810e2a27e22dc9548659991e109a725c3315858cd1fc1d159" dmcf-pid="yMBRwH7vov" dmcf-ptype="general">류주희 한국과학기술연구원(KIST) 의약소재연구센터 책임연구원은 지난해 미국 다나파버 암연구소, 하버드 비스연구소와 함게 DNA 오리가미 기술을 활용한 암 백신 ‘도리백(DoriVac)’을 개발했다.</p> <p contents-hash="3d475353bbecb11850b32a6d76153df6162103e9d255138de15868501816eee8" dmcf-pid="WiVnItKGaS" dmcf-ptype="general">연구진은 종이접기 기술로 CpG를 DNA 나노 구조체 표면에 배치했다. CpG은 시토신(C)과 구아닌(G) 염기서열이 연속적으로 이어지는 것을 의미하며, 특히 박테리아나 바이러스 DNA에서 많이 발견된다.</p> <p contents-hash="94c4ab110b587d82d0ead70f2dbab20cdb5d552b48bdc37669e7fc2279c0d257" dmcf-pid="YnfLCF9Hal" dmcf-ptype="general">세포 실험 결과 CpG들이 3.5㎚ 간격으로 배열될 때 암 면역 치료 효과가 가장 높았다. 피부암을 유도한 쥐 5마리에게 도리백을 주입한 결과 1마리를 제외하고 모두 150일까지 생존했다. 반면 아무것도 주입하지 않은 쥐는 42일째 모두 사망했다.</p> <p contents-hash="df1ac1a75cc5e19671d541484b0a764556b698dd48b9c82a4f914c8833cc8e8f" dmcf-pid="GL4oh32Xgh" dmcf-ptype="general">백신에는 바이러스 껍질이나 바이러스 모양으로 만든 구조물도 쓰인다. 앞서 매사추세츠 공대(MIT) 연구진은 2020년 종이접기 기술로 DNA를 후천성면역결핍증 바이러스(HIV)와 유사한 구조로 접어서 인간 면역세포에서 강력한 면역반응을 유발하는 데 성공했다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="b0444d981bb6a18ab504ebbf5beeb5c7d6cda5b5aca4902d1479d3bcae60e887" dmcf-pid="Ho8gl0VZjC" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="DNA 오리가미는 2006년 캘리포니아 공대(칼텍)의 폴 로스문트(Paul Rothemund) 박사가 처음 개발했다. 그는 종이를 접듯 DNA를 겹겹이 연결해 다양한 나노 구조물을 만들어냈다./Nature" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202504/24/chosunbiz/20250424061916875ubgp.jpg" data-org-width="1967" dmcf-mid="FSzX9nwMob" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202504/24/chosunbiz/20250424061916875ubgp.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> DNA 오리가미는 2006년 캘리포니아 공대(칼텍)의 폴 로스문트(Paul Rothemund) 박사가 처음 개발했다. 그는 종이를 접듯 DNA를 겹겹이 연결해 다양한 나노 구조물을 만들어냈다./Nature </figcaption> </figure> <p contents-hash="d7bb26d1e3f2804ad97e61ea06623bedbb2c58bfda180a7870992830bd934b79" dmcf-pid="Xg6aSpf5kI" dmcf-ptype="general">DNA 오리가미는 2006년 캘리포니아 공대(칼텍)의 폴 로스문트(Paul Rothemund) 박사가 처음 개발했다. 그는 네이처에 종이를 접듯 DNA를 겹겹이 연결해 만든 다양한 나노 구조물을 발표했다.</p> <p contents-hash="3c8f9809e5d8892df9e2318b62c3a2cf1af8e591082fb06e70353640a9e68387" dmcf-pid="ZaPNvU41kO" dmcf-ptype="general">이 기술은 처음부터 세상을 바꿀 기술로 주목받았다. 이듬해 미국의 경제전문지 ‘포브스’지(誌)는 2006년 미국에서 나온 나노기술 중 가장 주목받고 있는 5대 연구성과를 선정 발표했는데, 그중 하나가 칼텍의 DNA 오리가미였다.</p> <p contents-hash="9b052df1d9870a2df044830d12b64036d2c660cdf9e04d5c97025a349b2787f4" dmcf-pid="5NQjTu8tjs" dmcf-ptype="general">그로부터 20년이 지난 지금, DNA 오리가미가 실제 환자 치료에 갈 날이 다가오고 있다. 특히 한국 과학자들의 성과가 두드러진다. 김도년 서울대 기계공학부 교수 연구진은 2023년 네이처 표지논문으로 DNA 오리가미로 나노 구조물을 변형하거나 움직이게 하는 방법을 발표했다.</p> <p contents-hash="c9f11095486755e9009386d742e7fbeff77abf36a70532ad4b9f89afd8990c9a" dmcf-pid="1jxAy76FAm" dmcf-ptype="general">김 교수는 DNA 가닥으로 종이를 접을 금과 같은 와이어프레임(wireframe)을 만들었다. DNA 구조물에 이런 가닥을 넣으면 복잡한 구조를 만들 수 있고 상황에 따라 원하는 모양으로 변형할 수도 있다. 김 교수는 이런 DNA 오리가미 기술이 약물 전달을 위한 나노 로봇에 활용할 수 있을 것으로 기대했다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="56abf109bde0a61c59338afde46a631a9c3bb03b3b278ede9fc6507dd5ffaedb" dmcf-pid="tAMcWzP3cr" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="김도년 서울대 기계공학부 교수 연구진이 나노 크기의 DNA를 종이접기처럼 변형할 수 있는 기술을 개발해 국제 학술지 네이처 표지논문으로 발표했다./Nature" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202504/24/chosunbiz/20250424061918436uarl.jpg" data-org-width="634" dmcf-mid="3lsX9nwMAB" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202504/24/chosunbiz/20250424061918436uarl.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 김도년 서울대 기계공학부 교수 연구진이 나노 크기의 DNA를 종이접기처럼 변형할 수 있는 기술을 개발해 국제 학술지 네이처 표지논문으로 발표했다./Nature </figcaption> </figure> <p contents-hash="1b85399f9737b412de89a46a613a8c8c137d46784f0d76df22eecb32c2bfbe9f" dmcf-pid="FcRkYqQ0kw" dmcf-ptype="general">참고 자료</p> <p contents-hash="3027a91882e822fd6c53887f666e9c45cdbec1834cb0dc17626923d8315469ab" dmcf-pid="3keEGBxpND" dmcf-ptype="general">Advanced Science(2025), DOI: <span>https://doi.org/10.1002/advs.202410278 </span></p> <p contents-hash="53fb0e71fa89ade0370cd3efd5b8d46f64cd293c50a7964ed0952bef2a109d76" dmcf-pid="0EdDHbMUcE" dmcf-ptype="general">Nature Nanotechnology(2024), DOI: <span>https://doi.org/10.1038/s41565-024-01615-3</span></p> <p contents-hash="463c3ed8c1cac55759315d62c1cfadb017de615ef62c5919bead8155be49fc0d" dmcf-pid="pDJwXKRuak" dmcf-ptype="general">Nature(2023), DOI: <span>https://doi.org/10.1038/s41586-023-06181-7</span></p> <p contents-hash="4a96e630eb065a5eeca9458970da6a3a117eda9c80412b92acc8542bed909c62" dmcf-pid="UwirZ9e7ac" dmcf-ptype="general">Nature Nanotechnology(2020), DOI: <span>https://doi.org/10.1038/s41565-020-0719-0</span></p> <p contents-hash="07680fcf79fb00f7adc4affed1c21eec10abe9efc5a0f48bf958f471429baeff" dmcf-pid="uf04NStsoA" dmcf-ptype="general">Nature(2006), DOI: <span>https://doi.org/10.1038/nature04586</span></p> <p contents-hash="c560632bd99370e601674a4f9ba02aa967a4a2fc40f263212ca308e984486144" dmcf-pid="74p8jvFOcj" dmcf-ptype="general">- Copyright ⓒ 조선비즈 & Chosun.com -</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 조선비즈. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 김강우, 미모 + 연기력으로 특별출연 활약('빌런의 나라')[핫피플] 04-24 다음 '소프트파워 BIG 5' 웹툰, AI·콘텐츠로 글로벌 시장 정조준 04-24 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
