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[IT뉴스]빛으로 세포 에너지 만든다…국내 연구진, 인공 세포소기관 개발[과학을읽다]

온카뱅크관리자

2026-11-05 08:07:26

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">UNIST·POSTECH 공동연구…근적외선으로 ATP 생산 조절<br>인공세포 형태 변화·조직 모형 생존율 향상 확인</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="5cWj2Y0HA5">
          <p contents-hash="6e89b920e3d6cac7bfbc87a4243ec929138c2558064a34210887ff20a1c293e4" dmcf-pid="1kYAVGpXcZ" dmcf-ptype="general">빛을 비춰 세포의 에너지 분자를 만들고, 이를 이용해 인공세포의 모양까지 바꾸는 기술이 개발됐다. 산화 스트레스를 받은 조직 모형에서는 에너지 수준을 회복시키고 세포 생존율을 높이는 효과도 확인됐다. 빛으로 세포의 에너지 공급을 조절하는 인공조직 개발에 활용될 것으로 기대된다.</p>
          <div contents-hash="07de80ad2c3d993c897cf8a4b72f4032bd4f0f55e5183fdd8e792b270c22d303" dmcf-pid="tOtmxFb0AX" dmcf-ptype="general">
           <p>울산과학기술원(UNIST)은 5일 조윤경 바이오메디컬공학과 교수 연구팀이 이인수 포항공과대학교(POSTECH) 화학과 교수 연구팀과 공동으로 빛에 반응해 아데노신삼인산(ATP)을 생산하는 인공 세포소기관 'PNO(Plasmonic Nano-Organelle)'를 개발했다고 밝혔다.</p>
          </div>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="0b2d225230e4b899baaa7a63d4aeba6dc2c1175f9366f2dea1f724a7a3bcc898" dmcf-pid="FIFsM3KpgH" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="연구팀이 개발한 PNO는 빛을 받아 세포의 에너지 분자인 ATP를 생산하는 인공 세포 소기관이다. 연구팀이 AI를 활용해 생성한 이미지" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202611/05/akn/20261105080203219ewav.png" data-org-width="745" dmcf-mid="Hc7VGjOccF" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202611/05/akn/20261105080203219ewav.png" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            연구팀이 개발한 PNO는 빛을 받아 세포의 에너지 분자인 ATP를 생산하는 인공 세포 소기관이다. 연구팀이 AI를 활용해 생성한 이미지
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="b51253bb3369c13104ad9833e6991b02bf6f7372ce2bc1e62ef6b89a54c37c64" dmcf-pid="3C3OR09UcG" dmcf-ptype="general">ATP는 세포가 움직이거나 형태를 바꾸고 손상된 부분을 복구할 때 사용하는 에너지 분자다. 실제 세포에서는 미토콘드리아 등 세포소기관이 영양분에서 얻은 에너지를 이용해 ATP를 생산한다. 연구팀은 이 같은 에너지 생산 기능을 인공 구조물에 구현하고, 외부에서 빛을 비춰 작동을 조절할 수 있도록 했다.</p>
          <p contents-hash="8fb754eff90807e9d5b72ca830adad5b8491412dc963caba07479ee9c12fcbbd" dmcf-pid="0h0Iep2ukY" dmcf-ptype="general"><strong><strong><strong>빛을 스위치로, 포도당을 연료로…ATP 생산</strong></strong></strong></p>
          <p contents-hash="bf4711988fc03119ca9b4d7615ec91b7b0da0d78ff79605cb11489f322110d03" dmcf-pid="plpCdUV7NW" dmcf-ptype="general">연구팀이 개발한 PNO는 금·백금 나노구조를 ATP 합성효소가 포함된 대장균 유래 막으로 감싼 형태다. 금·백금 나노구조는 빛을 받으면 화학반응을 촉진하고, ATP 합성효소는 이 과정에서 만들어지는 수소이온의 농도 차를 이용해 ATP를 생산한다.</p>
          <div contents-hash="c063e56e0af341fe620c6c4325482392d45f8cccd17e3bbff4e9a4b6de075abf" dmcf-pid="USUhJufzAy" dmcf-ptype="general">
           <p>PNO를 포도당과 산소가 들어 있는 용액에 넣고 근적외선을 비추면 금·백금 나노구조가 포도당과 산소의 반응을 촉진해 수소이온을 생성한다. 막 안쪽에 수소이온이 축적되면 안팎의 농도 차가 발생하고, 수소이온이 ATP 합성효소를 통과하면서 ATP가 만들어진다.</p>
          </div>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="c663c31f4a3ab8968f73caaeedc758f5703ac99b8b960a5b24d4db9e3b7ce4f0" dmcf-pid="uvuli74qkT" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="빛으로 ATP를 생산하는 인공 세포소기관 PNO의 구조와 작동 원리(왼쪽), 실제 전자현미경 사진(오른쪽). 금·백금 나노구조를 생물 유래 막으로 감싼 PNO는 근적외선을 받으면 막 안팎의 산도 차이를 이용해 ATP를 생산한다. 전자현미경 사진의 축척 막대는 50㎚이며, 개념도는 실제 크기 비율과 다르다. 연구팀 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202611/05/akn/20261105080204543pypv.png" data-org-width="745" dmcf-mid="X4kIep2uAt" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202611/05/akn/20261105080204543pypv.png" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            빛으로 ATP를 생산하는 인공 세포소기관 PNO의 구조와 작동 원리(왼쪽), 실제 전자현미경 사진(오른쪽). 금·백금 나노구조를 생물 유래 막으로 감싼 PNO는 근적외선을 받으면 막 안팎의 산도 차이를 이용해 ATP를 생산한다. 전자현미경 사진의 축척 막대는 50㎚이며, 개념도는 실제 크기 비율과 다르다. 연구팀 제공
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="5d8b48c77496f15ea55c131df934d6f6d8fb0a3f428057c9bf393c6f5590f44f" dmcf-pid="7T7Snz8BAv" dmcf-ptype="general">댐의 물 높이 차를 이용해 수차를 돌리는 것과 비슷한 원리다. 빛은 에너지 생산을 시작하는 스위치, 포도당은 연료 역할을 한다.</p>
          <p contents-hash="0be83f8eb670ec31a9fd2f6e8be2e1fd5b1286c641d7f94abbdecbf1c847684b" dmcf-pid="zyzvLq6bAS" dmcf-ptype="general">연구팀은 PNO와 액틴 단백질을 넣은 인공세포를 제작해 실제 작동 여부를 확인했다. 액틴은 세포의 형태와 움직임에 관여하는 단백질이다. 인공세포에 빛을 비추자 PNO가 생산한 ATP를 이용해 액틴이 긴 섬유 형태로 조립됐고, 이 섬유가 세포막을 밀면서 인공세포의 모양이 달라졌다.</p>
          <p contents-hash="94da3205bae92db0bc9e8c54aca1caae053ba21f8508d60a708398e9314f73b7" dmcf-pid="qWqToBPKAl" dmcf-ptype="general">빛을 끄면 인공세포는 다시 원래에 가까운 둥근 모양으로 돌아왔다. 빛을 켜고 끄는 방식으로 형태 변화를 반복할 수 있다는 사실도 확인했다.</p>
          <p contents-hash="cf311a3398cce35246baeda64fc0d4e2df293b5755353f5934d1617789dd9b6d" dmcf-pid="BYBygbQ9Ah" dmcf-ptype="general"><strong><strong><strong>산화 스트레스 조직 모형서 ATP 84% 회복</strong></strong></strong></p>
          <p contents-hash="aa472c371e3431c50492b47fb4f170d4efc218774a1f94100c24f3385ca3cbf7" dmcf-pid="bGbWaKx2gC" dmcf-ptype="general">연구팀은 살아 있는 근육 전구세포와 PNO를 알지네이트 젤에 넣어 3차원 조직 모형도 제작했다. 근적외선을 비추자 세포 내부의 액틴 섬유 형성이 증가했고, 조직 모형의 단단함은 빛을 비추기 전보다 약 1.9배 높아졌다. 인공 세포소기관이 생산한 에너지가 조직 모형의 물리적 특성 변화로 이어진 것이다.</p>
          <p contents-hash="a9679521ae5a364ce6417c9171d870341bb0ebca9b571de29f9d62aaf2fcdfe0" dmcf-pid="KHKYN9MVgI" dmcf-ptype="general">세포가 손상되기 쉬운 산화 스트레스 환경에서도 효과가 나타났다. 연구팀이 산화 스트레스를 가한 조직 모형에 포도당을 공급하고 근적외선을 비춘 결과, PNO가 포함된 모형의 ATP 수준은 스트레스 처리 전의 약 84%까지 회복됐다. PNO가 없는 대조군은 약 22%에 머물렀다.</p>
          <div contents-hash="a6c295fb08a8d3f6ed5826fceec5600b72ad734eeada5958ff2e24bbae88e205" dmcf-pid="9wXE8Z71gO" dmcf-ptype="general">
           <p>같은 조건에서 세포 생존율도 PNO를 포함한 조직 모형이 대조군보다 약 두 배 높았다. 외부에서 공급한 인공 세포소기관이 에너지 생산을 보조해 산화 스트레스 환경에서 세포 생존에 도움을 줄 수 있음을 보여주는 결과다.</p>
          </div>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="b24d4452da4b4cfbcd16aaf84dc5c42e1d25c3c7712ffd1bef46513a4d70fc56" dmcf-pid="2rZD65ztgs" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="연구진 사진. (좌측부터) 조윤경 교수, 수밋 쿠마르 박사, 마마타 카르마차르야 박사. UNIST 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202611/05/akn/20261105080205827tsve.jpg" data-org-width="745" dmcf-mid="ZWqToBPKo1" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202611/05/akn/20261105080205827tsve.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            연구진 사진. (좌측부터) 조윤경 교수, 수밋 쿠마르 박사, 마마타 카르마차르야 박사. UNIST 제공
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="155896664e6e42ec144586a2f9618d1c53edfbdd1332e79051c10a8afd4e6959" dmcf-pid="Vm5wP1qFNm" dmcf-ptype="general">다만 이번 연구는 인공세포와 3차원 조직 모형에서 수행된 실험으로, 실제 생체 조직의 손상을 치료하거나 기능을 회복시키는 효과까지 입증한 것은 아니다. 향후 생체 내 안정성과 장기적인 작동 성능 등에 대한 추가 검증이 필요하다.</p>
          <p contents-hash="06f2d35a98732069654f090f915711dbabb5b17b21383fce54d17650e714f599" dmcf-pid="fs1rQtB3kr" dmcf-ptype="general">조윤경 UNIST 교수는 "인공세포가 살아 있는 실제 세포처럼 작동하려면 필요한 때와 장소에 맞춰 에너지 공급을 조절할 수 있는 기술이 중요하다"며 "이번 기술은 빛에 반응해 형태와 성질이 달라지는 인공조직을 개발하고, 세포가 에너지를 쓰는 과정을 연구하는 데 도움이 될 것으로 기대한다"고 말했다.</p>
          <p contents-hash="260f6f7fa73871fbe85537ea17866ec9ca4c7a36ea021b56353ec6ab66117031" dmcf-pid="4OtmxFb0gw" dmcf-ptype="general">이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 지원으로 수행됐다. 연구 결과는 국제학술지 '어드밴스드 머터리얼즈(Advanced Materials)'에 지난 9월 29일 게재됐다.</p>
          <p contents-hash="45795af7d8b069a9b37a2b7df0a700a3838fa478947dd467db075536ddf86161" dmcf-pid="8IFsM3KpaD" dmcf-ptype="general">김종화 기자 justin@asiae.co.kr</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 아시아경제. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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