레이저로 세포에 '터널'을 뚫어 원하는 유전자를 주입하는 '광집게'(optical tweezers) 장치가 국내 연구진에 의해 개발됐다.

세포 손상을 최소화할 수 있어 유전자 치료 등 생명공학 연구에 활용될 것으로 기대된다.

미래창조과학부는 광주과학기술원 기전공학부 이용구 교수와 왈리드 무하마드 박사(제1저자) 연구팀이 '원하는 때 원하는 부위로 원하는 양 만큼'의 유전자를 전달할 수 있는 광집게 기술을 개발했다고 20일 밝혔다.

광집게는 레이저의 전자기장을 이용해 비접촉식으로 마이크로 크기의 입자를 포획해 이동시키는 장치다. 광집게를 이용하면 세포에 전달할 유전물질의 양과 전달 시간, 주입 위치를 정교하게 조절할 수 있다.

기존 연구자들은 유전자를 세포에 전달할 때 주로 '총을 쏘듯이' 원하는 유전자로 코팅된 나노입자를 고속으로 충돌시키거나 전기쇼크를 주는 방식을 이용했다. 이는 유전자 전달의 성공 여부가 일정하지 않고 세포가 손상될 우려가 있었다.

또 다량의 세포를 대상으로 유전자 조작을 진행했기 때문에 집단적 평균 결과만 확인하고 개별 세포에 대한 관찰은 제대로 이뤄지지 않은 것도 한계로 지목됐다.

연구팀은 '펨토초 레이저'로 세포벽에 순간적인 구멍(터널)을 내고, 원하는 유전자가 도포된 입자를 광집게로 포획해 세포 안에 전달하는 방법을 시연하는데 성공했다. 펨토초 레이저가 만든 터널은 자체적으로 치유돼 다시 닫힌다.

펨토초 레이저는 '10의 -15승' 초에 켜졌다 꺼지기를 반복하는 아주 짧은 주기의 레이저로 열 손상 없이 작은 구멍을 만들 수 있다.

미래부와 한국연구재단의 '중견연구자지원사업(핵심연구)'의 지원을 받아 수행된 이 연구의 결과는 미국광학회가 발간하는 '바이오메디컬 옵틱스 익스프레스'지 8월7일자 온라인판에 게재됐으며, 미국광학회의 보도자료로도 소개됐다.

/디지털미디어부