나노기술 및 정책 정보

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중국과학원 산하 "국가 나노 과학 센터" 리러러(李樂樂, 이락락) 연구팀은 최근 관련 연구를 통해 서브 세포 수준의 효소 활성 정밀 이미징 분석 연구에서 혁신 성과를 획득함.

연구팀은 활성 세포와 생체 내 "시간-공간" 제어가 가능한 분자 이미징 신 방법 개발 관련 연구를 수행해왔으며, 상향 전환(Up conversion) 발광으로 화학 센서에 대해 원격 조종 제어를 실행하는 새로운 원리를 이용하여 "시간-공간" 제어가 가능한 정밀 분자 이미징을 실현한 동시에 동 방법을 "시간-공간" 제어가 가능한 RNA 정밀 이미징 및 신호 확대, 시간 해상도를 보유한 pH 동적 이미징, DNA 분자 로직 연산, 다원 이미징과 분자식별 조정 제어 및 종양에 대한 정밀 치료에 응용해옴.

연구팀은 기존의 연구개발 성과에 기반하여 세포기관(Organelle) 특이성 광 활성화 나노센서 기술을 발전시키고, 특정 세포기관(예를 들면 미토콘드리아(mitochondrion)와 세포 핵) 내에서 선택적으로 효소 활성화에 대한 정밀 이미징 분석을 수행함.

DNA에 기반한 센서 분자 공정화 디자인을 수행한 동시에 상향 전환(Up conversion) 나노입자 및 세포기관 위치 확정 신호를 결합시켜 센서 플랫폼을 구축함.

연구팀이 개발한 센서는 "수요에 따라" 제어 가능한 위치 확정과 근 적외선 유도의 원 위치 활성화를 통해 이미징 기능을 특정 세포기관에 효과적으로 제한시키며, 서브 세포 해상도를 뚜렷이 향상시키는 동시에 비(非) 특이성 신호 간섭을 피할 수 있도록 하는 특징을 갖고 있음.

연구팀은 프로그램화된 서브 세포 구역 실(室) 위치 확정 및 근 적외선 활성을 통해 효소 분자가 산화 스트레스(oxidative stress) 하에서 다른 세포기관 간의 동적 상태 중계 수송 행위에 대한 실시간 모니터링을 함.

근 적외선은 양호한 층 조직 관통 심층 정도를 보유하고 있기 때문에 연구팀이 개발한 센서는 생체 내 서브 세포 수준 효소 활성에 대해 특이성 이미징 분석을 수행할 수 있다는 점이 입증됨.

이번 연구를 통해 서브 세포 수준에서 정밀 분자 이미징을 실현할 수 있는 새로운 툴(tools)을 제공하고, 단백질/효소의 구역 실(室) 분포와 메커니즘을 해석함.

본 연구 성과는 Angewandte Chemie International Edition ("Organelle‐Specific Photoactivation of DNA Nanosensors for Precise Profiling of Subcellular Enzymatic Activity")에 게재됨.