박승범 서울대 교수, 김은하 아주대 교수연구팀이 다양한 파장의 빛을 발산하는 형광증폭 생물직교프로브 설계 기술을 개발했다고 한국연구재단은 밝혔다.

생물직교프로브는 생체 내부로 투입된 표적물질과 결합하여 형광을 나타냄으로서, 표적의 위치를 추적하는 데 활용된다. 주로 테트라진(tetrazine) 분자와 형광분자가 연결된 형태로서, 테트라진이 표적물질과 빠른 화학반응을 일으키면서 화학구조가 변형되고, 형광 신호가 증폭된다.

그러나 형광분자의 에너지가 테트라진으로 전달되면서 형광빛이 소멸되기 때문에, 기존의 형광체와 테트라진 구획을 구분하는 방식으로는 생체 내 광투과율이 우수하다고 알려진 장파장 영역에서 형광증폭 효율이 감소하는 것을 막지 못했다.

연구팀은 기존의 형광체-테트라진 구획화 방식에서 벗어나서 형광체-테트라진 분자단일화라는 새로운 접근방법을 제시했고, 이를 통해 형광 파장의 영역에 관계없이 1000배 정도 높은 효율로 형광 신호를 증폭시켰다.

연구팀은 형광 파장의 조율과 예측이 가능한 형광분자를 독창적으로 개발하여 ‘서울플로어(Seoul-Fluor)’라고 명명하고, 이를 통해 다양한 파장에서 활용될 수 있는 새로운 형광증폭 생물직교프로브를 발굴하였다. 개발된 물질은 세포 미세소관 및 미토콘드리아를 관찰하는 형광 이미징에도 성공하였다.

박승범 교수는 “이 연구의 전략을 통하여 서울플로어 뿐만 아니라 다양한 형광체를 기반으로 장파장 영역에서도 우수한 형광증폭 효율을 갖는 생물직교프로브를 개발할 수 있을 것”이라며, “특히 발현양이 적어 관찰이 어려웠던 생체 내 표적들을 선택적으로 추적할 수 있는 유용한 형광영상물질로 활용될 것으로 기대된다”라고 연구의 의의를 설명했다.

이 연구는 한국연구재단 기초연구사업 바이오·의료기술개발사업의 지원으로 수행되었으며, 화학분야 국제학술지 미국화학회지(Journal of the American Chemical Society) 표지논문으로 1월 24일 자에 게재되었다.