신소재는 여러 원소를 섞거나 이미 존재하는 소재 구조나 크기를 바꿔 새로운 성질을 갖게 만든 소재를 말한다. 얼핏 떠올릴 수 있는 것이 금속이나 유무기 화학재료들이다. 만에 하나 단백질, 아미노산, 핵산에서 나아가 DNA나 리보핵산(RNA)을 재료로 사용한다면 어떤 신소재를 만들 수 있을까.

오승수 포스텍 신소재공학과 교수가 이끄는 ‘기능성 생체분자 소재 연구실’은 바로 이같은 생체 분자, 특히 서열 조절 고분자를 이용해 다양한 신소재를 설계하고 생산하는 방법을 연구를 하고 있다. 인간을 비롯해 생명체에 존재하는 수많은 단백질 아미노산이나 유전자 염기는 특정 서열에 따라 다른 구조를 갖고 서로 다른 기능을 한다는데 착안해 자연계에 존재하지 않거나 기존의 기능을 훌쩍 뛰어넘는 생체 물질을 만드는 연구가 핵심이다.

오승수 포스텍 신소재공학과 교수가 이끄는 ‘기능성 생체분자 소재 연구실’은 생체 분자, 특히 서열 조절 고분자를 이용해 다양한 신소재를 설계하고 만들어내는 연구를 하고 있다.

연구실이 눈여겨 보는 분야는 핵산과 아미노산을 융합한 슈퍼 항체 개발, DNA와 RNA와 같은 유전물질로 생물학적 촉매 기능을 수행하는 인공 효소 개발이다. 예를 들어 슈퍼 항체를 개발한다면 신종 코로나바이러스 감염증(COVID-19·코로나19) 차세대 진단이나 치료제에 활용될 수 있다. DNA나 RNA의 복제를 돕는 생물학적 촉매 효소를 개발하면 코로나19 진단에 쓰이는 중합효소연쇄반응(PCR·유전자 증폭)의 성능을 획기적으로 개선할 수 있다. 

연구실은 또 세포 내 특정 기능을 활성화하는 이온 채널을 특정 방향으로 흐르게 하는 기술도 개발하고 있다. DNA의 염기서열을 3차원 분자로 채널화해 신물질을 합성하거나 인공 세포를 구현하는 게 궁극적인 목표다.

연구실의 이런 연구 역량 덕분에 이같은 연구 과제에 삼성미래기술육성재단도 지원하고 있다. 인공 세포막과 접합 DNA 촉매 기술 개발 연구과제가 삼성미래기술육성사업 지워 연구과제에 선정된 것이다. 

오승수 교수는 “DNA와 RNA 연구는 생물학자들이 하는 연구라는 선입견을 깨고 선구자, 개척자가 될 수 있는 연구실”이라며 “생명 현상을 자유롭게 조절하려는 생물학 트렌드를 공학적으로 접근해 새로운 기능성 생체 분자 소재를 완성할 것”이라고 말했다.

 

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