영국 퀸메리대학(Queen Mary University of London, QMUL) 연구진은 당뇨와 같은 질병을 초기에 진단할 수 있는 새로운 센서 기술을 개발하는 데 성공했다. 연구진은 금속 아연의 측정을 통해서 인체의 상태를 파악하는 데 성공했다. 체내의 아연 농도 및 함유량은 질병과 매우 관련이 높다. 그러나 이러한 미량의 아연을 정확하게 측정하는 것은 매우 어려운 일이다. 연구진은 이번에 살아있는 유기체 세포 내의 아연을 정확하고 빠르게 측정할 수 있는 기술을 개발하는 데 성공했다. 이번 기술은 기존의 형광분석법을 대체할 수 있을 것으로 기대된다. 

과학자들은 알츠하이머, 2형 당뇨와 같은 수많은 질병에서 금속 아연이 중요한 역할을 한다는 사실을 점점 더 깊이 깨닫기 시작했다. 또한 신체의 노화에 따라 황반기능이 저하됨으로써 시력이 떨어지거나 상실되는 질병인 노인황반변성(age-related macular degeneration)에도 금속 아연이 밀접한 관련이 있다는 것을 발견했다. 그러나 이러한 금속 아연을 직접적으로 관찰하는 것은 매우 어려운 일이다. 

“아연이 인체의 수많은 활동과 관련이 있다는 사실을 알고 있으며 수 많은 질병과 관련이 있다는 것은 많이 알려져 있다”고 이번 연구에 참여한 QMUL의 Mike Watkinson 교수는 말했다. 또한 “그러나 아직 아연이 그 원인인지 또는 그 결과인지는 밝혀지지 않고 있다. 더 나은 영상 기술을 이용하여 생물학 시스템에서 아연의 역할을 이해하는 것은 질병에서 아연의 역할을 이해하는 데 큰 도움이 될 것”이라고 설명했다. 

이번 연구는 영국화학학회지(Royal Society of Chemistry journal Chemical Science)에 게재되었다. 연구진은 간단하고 빠른 센서를 이용하여 살아있는 췌장세포(pancreatic cell) 내에서 아연의 농도를 직접적으로 측정하는데 성공했다. 또한 몸 속의 당의 수치를 조절하는 호르몬인 인슐린이 방출될 때의 아연 농도를 측정할 수 있었다. 

이번에 개발된 센서는 세포 내의 특정 영역에서 금속의 존재를 감지할 수 있는 바인딩 메커니즘을 사용한다. 이번 방법은 기존의 형광 기술을 이용하여 아연을 탐지하는 기술보다 훨씬 효과적이라는 것이 확인되었다. 형광 기술로는 정확한 위치를 확인하는 것이 어려운 반면에 이번 기술은 금속의 정확한 위치를 볼 수 있다는 장점을 가지고 있다. 연구진은 센서의 감도 특성 및 선택성을 향상시키기 위해서 테스트 튜브 내에서 여러 차례 검증 실험을 진행했다. 

이번 연구에 함께 참여한 QMUL의 Stephen Goldup 박사는 “새로운 센서를 개발하는 것은 아연을 비롯한 다양한 금속 이온의 생물학적인 측정 기술을 최적화하는데 도움이 될 것”이라고 설명했다. 이번 연구는 Chemical Science에 “Biologically targeted probes for Zn2+: a diversity oriented modular “click-SNAr-click” approach”라는 제목으로 게재되었다. (DOI: 10.1039/C4SC01249F) 

* 자료 - KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』