인간도파민 수용체를 포함하는 나노베지클 및 PEDOT 나노튜브기반의 도파민 바이오센서의 개발

Abstract

도파민은 중추신경계, 호르몬계, 심장혈관계에서 매우 중요한 역할을 하고 있다. 도파민의 농도와 전달에 이상이 생기게 되면 많은 신경 질환들이 발생하고 이러한 중요성 때문에 지난 수 십 년간 도파민을 측정하기 위해 많은 노력들이 이뤄지고 있다. 쉬운 조작법과 빠른 반응, 높은 민감도 때문에 전기화학적 측정법이 직접적 측정방법으로 널리 사용되고 있는 가운데, 공존하는 방해물질인 아스코르브산과 유린산 때문에 정확한 측정에 큰 제약이 발생하는 문제점이 있다. 본 연구에서는 전도성 고분자 나노튜브와 도파민 수용체 D1 (DRD1)이 포함된 나노베지클을 이용하여 민감하고 선택적인 도파민 바이오센서를 개발하였다. 나노베지클은 DRD1이 발현된 인간배아신장 293 (human embryonic kidney 293, HEK 293 cell) 세포에 cytochalasin B를 처리하여 만들었다. 이 나노베지클은 고성능의 전계 효과 트랜지스터 (field effect transistor, FET) 타입의 도파민 바이오센서에서 센싱 소재로 사용되었다. 도파민이 DRD1과 결합하면 칼슘이온이 나노베지클 내로 들어가게 된다. 이 칼슘유입은 칼슘표시염료(calcium-indicating dye)를 이용하여 세포 내 칼슘 이온 정도를 측정함으로써 확인하였다. 이렇게 확인 된 나노베지클을 poly (3, 4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) 나노튜브-FET 장치에 고정화하였고 이 나노베지클에 도파민이 결합됨에 따라서 시그널이 발생한다. 본 연구를 통해 개발된 센서를 사용하여 10 pM의 낮은 민감도와 선택적으로 도파민을 측정하는 결과를 얻었다. 이 센서는 앞으로 도파민의 이동성에 이상이 생겼을 때 발생하는 다양한 병들에 대한 조기진단에 응용될 수 있다고 생각하며 더불어, 이 연구는 신약후보물질의 발견에 사용될 수 있는 G 단백질 연결 수용체를 기반으로 한 바이오센서 개발에 응용할 수 있다고 생각한다.