미국의 연구자들이 균일한 크기로 세포막을 만들어내는 방법을 개발했다. 이를 통해 세포막조직을 대량으로 생산할 수 있는 칩-기반 제조법(chip-based method)이 단백질에 대한 연구와 합성세포 발전에 도움을 줄 것으로 보인다.

미국 플로리다 쥬피터에 있는 스크립스 연구소(Scripps Research Institute in Jupiter) 산드로 마토세빅(Sandro Matosevic)과 브라이언 페이겔(Brian Paegel) 연구팀은 공산품 제조공장의 조립라인 형태로 균일한 크기의 세포 소액포(vesicle)를 만들어내는 칩-기반 제조방식을 개발했다.

지름 20~70 마이크로미터 사이 크기인 소낭포는 합성 세포와 같은 역할을 할 수 있도록 DNA와 생화학적 기계장치를 모두 담을 수 있을 정도로 넉넉하게 크다. 이렇게 만들어진 합성물 뭉치는 연구자들이 세포의 게이트키퍼(세포가 어떤 물질을 선택적으로 투과시키고, 그를 통해 어떤 단백질이 어떤 고유의 역할을 하는지를 알 수 있다)와 같이 중요한 역할을 하는 세포막에 있는 단백질에 대한 연구를 하는데 도움을 줄 것이다. 예를 들어, 많은 약들은 각자의 역할을 다하기 위해 세포막 단백질이나 세포내부에 도달하기 위해 고유의 역할을 한다. 이 연구를 통하면 기존 약들을 세포에 적용하는 방법들이 크게 달라진다.

페이겔은 “진화적인 관점에서 볼 때 새로운 기능을 할 수 있도록 분자들의 흥미진진한 조합을 만드는 것인데, 이를 통하면 모든 원하는 화학적 기능을 수행할 수 있기 때문”이라고 말한다.

흥미진진한  분자들의 조합

이런 분자들은 전통적으로 만들어내기 어려운 작업이었다. 이 분자들이 고유의 기능을 수행하기 위해서는 지방분자가 두겹으로 되어 세포막을 형성하는 지방질 이중막이 필요했기 때문이다. 연구에서 만들어진 것과 같은 형태의 합성 세포막은 단백질막을 합성하기 위해 다른 생화학적 요소들이 하는 것처럼 과학자들이 단일 유전자를 형성할 수 있도록 해준다.

이들 과학자들은 선행연구에서 칩-기반으로 제작하는 접근방법을 활용해 원심분리기에서 대량으로 실제 세포와 같은 세포막을 만들어냈다. 연구팀의 미세유동 장치에서 물방울은 기름 위에서 떠돌다 Y자형 채널 중 하나의 가지로 떨어졌다. 물은 두 액체가 만났을 때 또 다른 가지로 떨어져 기름과 물 사이에서 경계를 만들어냈다. 이 장치는 기름-물 경계를 통해 물방울을 밀어 넣었을 때, 2중막으로 부터 다른 액체 막을 코팅할 수 있었다. 연구자들은 그들의 작업을 지난 달 미국 화학회지(Journal of the American Chemical Society)에 발표했다.

미국 표준기술연구소의 생화학 엔지니어인 와이트 브리랜드(Wyatt Vreeland)는 “이 새로운 접근방법은 비교적 거대하게 세포크기의 리포솜 소낭을 만들 수 있게 했다. 리포솜 소낭을 크기와 내용물에서 완전히 균질하게 만들어낸다는 것이다. 아무도 이런 견고한 시스템에서 이를 시연해 낸 적은 없었다”고 말했다.

그는 또 “이것으로 우리는 세포의 역할에 있어 어떻게 다른 요소들이 작용을 하는지 알아내기 위한 통제가능한 방식으로 시험관내 세포 시스템을 재구성하는 것을 볼 수 있게 되었다”고 덧붙였다.