▲개별세포를 제어할 수 있는 셀트로닉스 기술을 개발한 DGIST 신물질과학전공 김철기 교수.(사진/DGIST 제공)

셀트로닉스 기술은 세포(Cell)와 디지털 제어를 의미하는 트로닉스(Tronics)의 합성어로 전자회로에서 도체, 반도체, 다이오드, 캐퍼시터, 트랜지스터를 이용해 전자를 제어하는 것처럼 개별세포를 디지털 방식으로 능동 제어하는 기술을 말한다.

김 교수 연구팀은 전자회로에서 전자 제어를 통해 메모리 소자를 구동하는 것에서 아이디어를 얻어 수천 개의 세포군에서 원하는 특정 개별세포에 자성나노입자를 부착, 그 세포를 추출 및 분류하고 이들을 개별적으로 이동할 수 있는 셀트로닉스 기술을 개발했다.

연구팀이 개발한 기술은 세포가 생존할 수 있는 액체 내에서 마이크로 크기의 자기 소자를 이용한 자기력 제어를 통해 개별세포를 분류 및 이동, 원하는 곳에 포집 시킬 수 있어 세포 치료 및 유전자 연구에 필수적인 차세대 세포칩 개발에 적용할 수 있다.

지금까지는 개별세포의 능동 제어 기술이 없어 대부분의 세포 실험은 세포군에서 개별세포의 차이점을 분석하기 보다는 개별세포를 분쇄해 세포군 전체의 평균적인 정보를 분석하는 방법으로 연구해왔다.

하지만 이 기술을 통해 다량의 개별세포들 사이의 차이점을 분석하고 개별세포 간의 정보 전이 과정을 분석할 수 있어 앞으로 암세포의 전이 과정 연구에 획기적인 변화를 일으킬 것으로 기대된다.

또 수 천 개의 감염세포 가운데 비활성화된 잠복세포가 있다면, 그 세포를 신속하게 추출 및 분석할 수 있어 잠복세포의 활성화 과정과 약물에 대한 반응을 통한 신약 개발 등에도 적용할 수 있다.

DGIST 신물질과학전공 김철기 교수는 “셀트로닉스 기술은 전자를 제어하는 회로 알고리즘에 기반하고 있어 개별세포를 제어하기 쉽고, 우리나라가 강점인 반도체 기술을 활용하기 때문에 상용화가 용이하다”며 “앞으로 의학자와 공동연구를 통해 에이즈와 암의 발병 및 전이과정 규명, 치료에 혁신을 가져올 것이다”고 말했다.

이번 연구결과는 세계적 과학기술 전문저널 네이처의 자매지인 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications) 5월 14일자 온라인판에 게재됐으며, 제1저자는 DGIST 신물질과학전공 임병화 박사과정 학생이다. (대구=최태욱 기자)