미국 미주리 과학기술 대학(Missouri University of Science and Technology)과 캔자스 대학(University of Kansas)의 연구진은 DNA 나노구조 속의 약물 전달 효과가 모양에 의존한다는 새로운 연구결과를 발표했다. 또한 저속 실시간 세포 이미징 시스템(time-lapse live cell imaging system)을 사용해서 살아있는 유방암 세포에 대한 독소루비신(doxorubicin)의 흡수 및 제어된 방출을 최초로 관찰했다.

이번 연구진은 3 개의 서로 다른 DNA 오리가미(origami) 속에 약물을 주입했다. 모양이 중요하기 때문에, 항암제가 들어있는 DNA 나노구조의 모양 및 크기를 최적화하면 더 많은 양의 약물을 효과적으로 운반할 수 있다.

독소루비신은 화학 요법에서 가장 광범위하게 사용되는 약물 중의 하나이지만 암세포의 약물 내성과 암세포로의 선택적인 전달 등의 문제로 인해서 다양한 부작용이 존재한다. 이런 문제점을 극복하기 위해서 나노재료에 독소루비신을 주입하는 연구들이 활발하게 이루어지고 있다.

이번 연구진은 비독성 DNA 나노구조를 암 약물 전달체로 적용했다. 자기 조립 DNA 나노구조는 약물 내성을 가지고 있는 세포 속에 약물을 투여하는 역할을 한다. DNA 나노구조는 생분해성이고 생체 적합성을 가지고 있고 크기, 모양, 강성을 쉽게 조절할 수 있다.

자기 조립 DNA 오리가미를 이용해서 2차원 크로스, 유연한 2차원 직사각형, 단단한 3차원 삼각형을 만들었다. 저속 실시간 세포 이미징 시스템으로 관찰했을 때, 단단한 3차원 DNA 삼각형이 유연한 2차원 DNA 구조보다 더 많은 약물을 폐암 세포에 전달했다.

이 연구는 효과적인 DNA 기반의 약물 전달체를 설계할 수 있는 새로운 지침을 제공하고 차세대 질병 진단 및 치료를 위한 다기능성 바이오 도구 개발에 새로운 길을 열어줄 수 있을 것이다.

이 연구결과는 Journal of Materials Chemistry B에 “Time-lapse live cell imaging to monitor doxorubicin release from DNA origami nanostructures” 라는 제목으로 게재되었다.