[과학을 읽다]생체 독성 곧바로 파악한다

국내연구팀, 생체 예쁜꼬마선충 칩 개발

▲은 나노입자가 예쁜꼬마선충에 들어가면 선충의 몸체 길이와 두께가 줄고 작아진 몸통 덕분에 폭이 좁아지는 채널에서 더 먼 거리를 진행할 수 있다. 은 나노입자가 몸 안에 들어갔을 때 특이적으로 많이 발현되는 유전자(mtl-2)에 형광 지표를 붙여 은 나노입자의 검출과 그 독성 측정에 사용가능하다.[사진제공=한국연구재단]

[아시아경제 정종오 기자] 국내 연구팀이 생체 독성을 곧바로 파악할 수 있는 칩을 내놓았습니다. 은나노입자를 검출하고 생체 독성을 바로 파악할 수 있는 예쁜꼬마선충 칩을 개발했습니다. 예쁜꼬마선충(Caenorhabditis elegans)은 몸길이 1mm 정도의 토양 선충의 일종입니다.

나노기술의 지속적 발전과 함께 나노입자를 포함한 다양한 나노물질이 자연, 생활환경에 무분별하게 유입되는 현실에서 생체 유해성을 고려한 나노입자의 검출이 필요했습니다. 나노입자는 크기가 100나노미터(나노미터는 10억분의1m) 정도로 매우 작아 존재 여부의 판별이 어렵습니다.

은 나노입자의 경우 숙련된 전문가가 고가의 큰 분석 장비들을 사용해 입자의 존재 가능성을 예측할 수 있습니다. 생물학적 독성 측정은 많은 시간과 노동력이 필요합니다.

이번 칩은 은 나노입자가 동물 몸 안으로 들어갔을 때 나타나는 몸체 크기, 거동 변화, 특정 유전자의 지나친 발현을 이용해 은 나노입자의 생체 유입과 유해성을 쉽게 눈으로 검출하는 바이오칩입니다. 예쁜꼬마선충이라는 동물이 나노입자를 먹은 후 몸이 보이는 반응을 칩 상에서 쉽게 판별할 수 있도록 했습니다.

연구팀은 예쁜꼬마선충을 장시간 안정적으로 배양하는 공간을 만들었습니다. 여기에 몸체를 상하지 않으면서 고정했습니다. 내·외관을 쉽게 관찰할 수 있는 채널을 가지는 미세유체 칩을 반도체 제조 공정 기술을 응용해 대량으로 제작했습니다.

예쁜꼬마선충을 투명한 고분자성 재료의 마이크로미터크기를 가지는 미세유체 칩 안에서 배양했습니다. 이를 고정한 후에 은 나노입자가 함유된 액체를 흘려보내 동물 체내에 유입시켜 동물의 크기 감소, 거동 변화, 특정 유전자 증가 등의 차이를 비교 측정할 수 있습니다.

예쁜꼬마선충은 몸이 투명합니다. 투명한 미세유체 칩에 배양과 고정할 때 체내 유전자(단백질) 발현을 형광 표지 등으로 관찰하기 쉽습니다. 이 같은 유전자가 나노입자에만 선택적으로 과다 발현되는 특징이 있어 나노물질과 기타 중금속 이온들 사이의 구별이 가능합니다.

이번 연구는 최신식 명지대 교수 연구팀이 수행했습니다. 연구 성과는 국제 학술지인 사이언티픽 리포트(Scientific Reports) 1월9일자(논문명:C.elegans-on-a-chip for in situ and in vivo Ag nanoparticles’ uptake and toxicity assay)에 실렸습니다.

최 교수는 "환경과 인체 유해성이 제기되는 나노물질을 효과적으로 검출할 수 있는 미세유체 동물 칩을 개발한 것"이라며 "앞으로 수질환경 검사, 식품 안전성 검사, 의료 분야 등에 적용될 수 있을 것"이라고 말했습니다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr