본 기술은 정해진 위치에서 접힌 스캐폴드 핵산에 스테이플 핵산들을 결합해 만든 DNA 나노구조체의 말단 단일 가닥에 연결자를 붙이고, 그 연결자에 동결 방지 펩타이드를 결합한 동결 보호용 조성물입니다. 이 조성물은 세포·조직의 동결 보존과 식품의 냉동에 각각 사용할 수 있습니다.
기존 동결 방지 소재 가운데 소분자 물질은 60% 이상의 매우 높은 농도가 필요해 조직 독성이 우려되었고, 자연 유래 동결 방지 단백질은 정제와 대량생산이 어려워 가격이 매우 비쌌습니다. 세포 동결보존제로 널리 쓰이는 DMSO 역시 배양액 대비 10% 수준으로 많이 넣어야 하고 세포 독성이 있어 해동 직후 서둘러 제거해야 하는 문제가 있었습니다.
본 기술은 일부 스테이플 핵산이 스캐폴드와 상보적이지 않은 말단을 남기도록 설계해 단일 가닥 돌출부를 만들고, 5~20 뉴클레오티드 길이의 DNA·RNA·PNA 연결자를 통해 알라닌이나 트레오닌으로 된 1~10 아미노산의 짧은 펩타이드를 정확한 위치에 배열합니다. 2개 이상의 나선 다발로 얼음 결정과 맞닿는 면을 만들거나 비틀린·곡선형 나선 다발을 써서 펩타이드 배열이 얼음 결정면에 맞물리도록 할 수 있습니다. 줄기세포·생식세포 동결 보존, 장기·조직 은행, 냉동 육류·수산물 가공에 적용될 수 있어 독성 동결보존제의 사용량을 줄이면서 해동 후 세포 생존율을 높이고 냉동 식품의 식감 손상을 막을 수 있습니다.
본 발명은 과학기술정보통신부의 DNA 기반 결빙제어소재 개발 및 평가 지원을 통해 개발되었습니다.
CN115867134B, EP4256959B1, JP7378750B2, US12527319B2, WO2022-119054A1
