국내 연구진이 사람의 세포 속으로 들어가는 과량의 의약용 나노입자가 인체 세포에 유해하다(나노독성)는 사실을 종합적으로 밝혀, 의약용 나노입자와 나노독성 바이오마커 개발에 새로운 장을 열었다. 

아주의대 이광 교수(48세)와 서울대 이진규 교수(49세)가 주도하고 아주대 심우영 박사, 심점순 연구원, 김재호 교수 및 순천대 백만정 교수 등이 참여한 이번 연구는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 이승종)이 추진하는 일반연구자지원(기본연구)과 대학중점연구소지원 사업의 지원으로 수행되었고, 나노분야의 권위 있는 학술지인 ‘ACS Nano’지 최신호(9월 25일자)에 발표되었다. (논문명: Analysis of Changes in Gene Expression and Metabolic Profiles Induced by Silica-Coated Magnetic Nanoparticles)

나노입자는 10억분의 1미터 크기의 입자로, 분자나 원자를 조작하여 새로운 소재, 구조, 소자 등 제작에 사용되는데, 크기가 작으면서도 활용가능성이 무궁무진하여 산업체뿐만 아니라 의료, 바이오, 식품, 화장품 등 다양한 분야에서 각광 받고 있다. 

그러나 만일 나노입자가 인체에 유해한 독성을 가지고 있다면, 나노입자의 부피당 비표면적(比表面積)이 매우 넓기 때문에 잠재적인 독성의 위험성도 그만큼 커져서 큰 사회적인 문제가 될 수 있다.

지금까지 은 나노입자, 이산화티타늄, 탄소나노튜브 등과 같은 나노입자는 크기가 작아지면 작아질수록 세포에 염증과 면역 반응을 유발하는 등 인체에 유해한 독성이 강해진다는 사실이 밝혀졌다. 

그러나 의약용 나노입자가 근본적으로 어떻게 인체에 유해한 독성을 유발하는지는 종합적으로 규명되지 못했다. 

이광 교수 연구팀은 진단을 위해 다양하게 활용되는 자성(磁性)을 띠는 나노입자가 과량으로 들어간 동물세포에서 활성산소가 증가하여, 궁극적으로 에너지의 합성을 저해한다는 사실을 규명하였다. 
   

연구팀은 나노독성을 분석하기 위해 줄기세포의 추적과 검출, 세포 분리 및 약물 전달 등에 두루 응용되는 자성 나노입자(실리카 코팅 자성 나노입자)를 동물세포에 넣었다. 그 결과 나노입자가 들어간 세포에서 활성산소가 증가하여, △정서불안 △불면증 △기억상실 등을 유발하는 신경전달물질(글루타메이트)을 축적시키고, 유전자를 변형시키며 미토콘드리아를 손상시킨다는 사실을 밝혀냈다. 
   

특히 백만정 교수는 새로운 분석법(유기대사체 프로파일 분석법)을 나노독성 연구에 처음으로 접목하여 대사체 수준에서 분석하는데 성공하였다. 이것은 순수 국내 연구진이 만든 분석법으로, 나노독성 분야에서 우리나라가 선도적인 위치를 차지할 수 있는 기반을 마련하였다는 점에서도 의미가 크다.

이광 교수는 “이번 연구는 나노독성이 어떻게 일어나는지를 세포 수준에서 종합적으로 밝힌 연구로, 특히 우리 연구진의 기술로 나노안정성 분야에서 거둔 괄목할만한 성과”라며, “향후 인체에 해롭지 않은 의약용 나노입자 등을 개발하는데 기초가 될 것으로 기대한다”고 연구의의를 밝혔다.

<붙임> 연구결과개요, 용어설명, 사진설명, 연구자 이력사항