'빛으로 면역 반응 조절' IBS 항체광유전학 기술 개발

'Y'자 모양 항체에 청색광 쬐면 재결합돼 활성화·단배질 억제
향후 항체광유전학 분야·항체의약품 개발 응용 가능성 기대

항체 조각과 옵토바디 모식도. IBS 제공

빛으로 면역 반응을 조절할 수 있는 길이 열렸다.

기초과학연구원(IBS)은 인지 및 사회성 연구단(단장 신희섭·이창준) 허원도 교수 연구팀(KAIST 생명과학과)이 항체를 빛으로 활성화시켜 특정 단백질을 억제하도록 만드는 광유전학 기술을 개발했다고 15일 밝혔다.

연구진은 빛을 이용해 항체의 활성화를 조절하는 옵토바디(Optobody) 기술을 개발했다. 녹색형광단백질(GFP)을 인지하는 가장 작은 항체 조각인 'GFP 나노바디'를 재료로 실험을 진행했다. 둘로 쪼개져 비활성화 상태였던 'GFP 나노바디'에 청색광을 쬐어주면 재결합돼 활성화된 것을 관찰하고 활성화된 항체 조각이 세포 이동에 관여하는 단백질을 억제함을 확인했다. 또 옵토바디 기술을 GFP 나노바디 이외에도 기존에 널리 사용 중인 항체 조각들에 다양하게 적용했다.

연구진은 또 화학물질을 이용해 항체의 활성화를 조절하는 케모바디(Chemobody) 기술을 추가로 개발했다. 둘로 쪼개져 있던 항체 조각을 라파마이신(Rapamysin)으로 재결합시켜 활성화됨을 확인하고 활성화된 항체 조각이 세포 이동에 관여하는 단백질을 억제하는 것을 관찰했다.

이번 연구는 항체광유전학 기술을 개발해 Y자 모양의 항체 조각이 쪼개지면 비활성화되고 재결합하면 활성화된다는 것을 밝혔다는 데 의의가 있다. 각각의 단백질은 자신만의 기능을 갖는다. 활성화된 항체가 특정 단백질을 억제했을 때 감소되는 기능을 추적하면 해당 단백질의 기능을 알 수 있다. 또 활성화된 항체를 단백질의 실시간 활성·이동을 관찰하는 바이오센서로도 이용할 수 있다.

기존의 항체 활성을 조절하는 방법은 화학물질을 이용해 항체의 발현을 유도하는 방법에 국한돼 있었으며 항체 활성을 정밀하게 조절하기 어려웠다. 이번 연구로 빛을 이용해 항체 활성을 빠른 시간 내 시공간적으로 세밀하게 조절하는 것이 가능해졌다. 향후 이 기술은 항체광유전학 분야와 항체의약품에 크게 응용될 것으로 보인다.

허원도 교수는 "이번 연구로 개발한 항체광유전학기술은 빛으로 세포 내 단백질의 기능을 제어하는 연구에 적용할 수 있고, 더 나아가 앞으로 다양한 질병을 치료하는 항체와 차세대 면역항암제 개발에 많이 활용될 것으로 기대한다"고 말했다.
임효인 기자