미세액적 수분 이동 제어로 장기 응집 분석과 고밀도 클러스터 제작 구현 - 국제학술지 『Science Advances』 게재

 

ㅇ 미래캠퍼스(미래캠퍼스부총장 하연섭) 의공학부 박인수 교수, 고려대학교 세종캠퍼스 이규도 교수, 국가영장류센터 이영전 박사 공동연구팀이 미세액적 내부의 수분 이동을 정밀하게 제어해 아밀로이드 단백질의 응집 과정을 장기간 추적하고, 고밀도 아밀로이드 클러스터를 빠르게 제작할 수 있는 플랫폼을 개발했다. 이번 연구 성과는 국제학술지 『Science Advances』에 게재됐다.

 

ㅇ 아밀로이드는 단백질이 비정상적으로 접히고 뭉치면서 형성되는 구조로, 알츠하이머병을 비롯한 다양한 퇴행성 질환과 밀접하게 관련된다. 그러나 응집 과정이 느리고 확률적으로 진행돼 동일한 조건에서도 결과 편차가 크기 때문에 장기간 안정적으로 관찰하고 정량적으로 분석하는 데 한계가 있었다.

 

ㅇ 연구팀은 기존 미세액적 실험에서 오차를 유발하던 수분 손실을 능동적으로 조절할 수 있는 변수로 전환했다. 수분 손실을 억제하면 60℃에서 최대 30일 동안 개별 미세액적의 응집 과정을 안정적으로 추적할 수 있으며, 반대로 수분 추출을 촉진하면 1시간 이내에 균일한 고밀도 아밀로이드 클러스터를 제작할 수 있도록 했다.

 

ㅇ 또한 타우 단백질 유래 AcPHF6와 K18, 알츠하이머병 관련 Aβ42 등 다양한 병적 아밀로이드에 플랫폼을 적용해 단백질 종류에 따른 클러스터 형성과 구조적 차이를 확인했다. 제작된 클러스터는 약물 반응 평가와 세포 기반 분석에도 활용됐다.

 

ㅇ 비인간 영장류 단일 개체를 이용한 예비실험에서는 아밀로이드 클러스터 투여 후 혈액, 뇌척수액 및 조직 수준의 반응을 분석했다. 이번 실험은 질환 모델을 확증하기 위한 것이 아니라 초기 가능성을 평가하기 위한 것으로, 개발된 플랫폼이 향후 생체 기반 아밀로이드 연구와 약물 반응 분석으로 확장될 수 있음을 제시했다.

 

ㅇ 이번 연구는 장기간의 아밀로이드 응집 분석과 신속한 고밀도 응집체 제작을 하나의 미세유체 시스템에서 구현했다는 점에서 의미가 있다. 향후 퇴행성 뇌질환의 아밀로이드 형성 기전 규명과 치료 후보물질 스크리닝의 재현성과 효율성을 높이는 연구 플랫폼으로 활용될 것으로 기대된다.

관련 논문:https://www.science.org/doi/full/10.1126/sciadv.aeh3040

고려대학교 정다연 박사과정, 노석범 박사과정, 국가영장류센터 성중배 박사, 이영전 박사, 고려대학교 이규도 교수, 미래캠퍼스 박인수 교수

 

프로그래밍 가능한 미세액적 수분 추출 기반 아밀로이드 응집 분석 및 클러스터 제작 기술