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약물 전달을 위한 스마트 DNA 나노캡슐

DNA folds into a smart nanocapsule for drug delivery

DNA 분자들로 만든 나노구조를 pH에 반응하는 보급용 수송선으로 기능하도록 프로그램할 수 있다.

연구자들이 인체와 같은 조건에서 미리 정해진 일을 수행할 수 있는 맞춤형 DNA 나노구조를 개발했다. 그들은 주변 용액의 pH 수준에 따라서 열리고 닫히는 캡슐과 같은 수송체를 만들었다. 나노캡슐 (nanocapsule)에 다양한 짐을 싣고, 배달을 위해 닫고, 미묘한 pH 증가를 통해서 다시 열 수 있다.

pH-반응성 DNA 잔기가 DNA 나노캡슐의 기능의 기반이다.

연구자들은 pH-반응성 DNA 가닥들로 기능화된 캡슐과 같은 DNA 오리가미 구조를 고안했다. 그러한 역동적 DNA 나노디자인은 종종 두 개의 상보적 DNA 서열의 간단한 수소 결합에 의해서 제어된다. 여기서, 그 캡슐의 반쪽은 다른 반쪽에 있는 적당한 단일 가닥 DNA에 부착함으로써, DNA 삼중 나선 (triple helix)을 형성할 수 있는 특정한 이중 나선 DNA 도메인을 갖추고 있다.

주변 용액의 pH가 맞을 때만 삼중 나선 구조가 형성될 수 있다. 그 DNA 가닥들이 상호작용할 때, 걸쇠처럼 기능해서 닫힌 상태에서 그 캡슐을 잠그기 때문에, 그 연구자들은 이 pH-반응성 가닥을 “pH 자물쇠 (pH latches)”라고 불렀다.

그들은 그 자물쇠의 협동적인 움직임을 기반으로 캡슐이 잘 열리고 닫힐 수 있게 하기 위해서 다수의 모티브를 포함했다. 그 캡슐은 용액의 미세한 pH 증가만으로 매우 빠르게 열린다고 그들은 설명했다.

약물 수송을 위해 나노캡슐을 이용하기 위해서 그들은 다른 물질들을 실을 수 있도록 안쪽에 빈 공간을 가진 캡슐을 고안했다. 그들은 높은 pH에서 나노입자들과 효소를 싣고 낮은 pH에서 닫은 후에 다시 높은 pH에서 내보일 수 있다는 것을 증명해 보였다. 그 효소의 활성을 모니터해서, 그들은 그 과정에서 그 효소가 온전히 기능을 유지한다는 것을 알아냈다.

그 pH 자물쇠의 염기 서열을 선택함으로써 그것이 열리고 닫히는 한계 pH를 조절할 수 있다. 이런 종류의 약물 수송체는 건강한 세포보다 더 높은 pH를 유지할 수 있는 특정한 암세포 안에서 선택적으로 열릴 수 있도록 최적화될 수 있다.

이것은 기능성 약물 전달 수송을 위한 길을 닦아줄 것이다.

관련연구자: Veikko Linko

관련기관: University of Jyvaskyla - Jyvaskylan yliopisto

본문키워드(한글): 나노캡슐, DNA 나노구조, pH-반응성, 약물 전달, 삼중 나선, 수소 결합, pH 자물쇠

본문키워드(영문): nanocapsule, DNA nanostructure, pH-reponsive, drug delivery, triple helix, hydrogen bonding, pH latches

국가: 핀란드

원문출판일: 2019-04-30

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2019/04/190429095035.htm