병원에 가면 몸 상태를 진단하기 위해 먼저 체온을 재지. 이처럼 우리 몸속 세포의 온도를 정밀하게 잴 수 있는 ‘세포 온도계’가 개발됐어. 세포 온도계로 활약할 양자 나노 센서를 만나보자!
Q.자기소개를 해줘.
안녕! 나는 양자 나노 센서 MoQN이야. 나노란 10억분의 1을 나타내는 아주 작은 단위야. 나노 센서는 나노 크기의 구조물을 이용해 물질의 특성을 발견할 수 있어. 양자란 더 이상 나눌 수 없는 최소 단위의 에너지를 말해. 양자 나노 센서는 아주 미세한 중력, 온도 등을 양자의 상태 변화로 감지할 수 있지. 4월 29일, 일본 국립양자과학기술연구소 연구팀은 나를 이용해 살아 있는 암세포의 온도를 잰 연구 결과를 국제 학술지 ‘사이언스 어드밴시스’에 발표했어.
Q.살아 있는 세포의 온도를 어떻게 잴 수 있어?
연구팀은 빛에 반응하는 물질인 펜타센을 나노 결정 속에 넣어서 나를 만들었어. 그리고 내 표면을 사람의 몸에 해롭지 않은 물질로 코팅해, 살아 있는 세포가 손상되지 않도록 했지. 그다음 나를 간암 세포 안에 넣어 레이저로 빛을 비췄어. 그러면 내 안의 펜타센이 빛을 흡수하면서 온도에 따라 밝기가 변하는 형광 신호를 내보내. 연구팀은 이 형광 신호의 변화를 분석해 세포의 온도를 알 수 있었어.
Q.간암 세포의 온도는 몇 ℃였어?
연구팀은 내게 간암 세포의 핵 안 여러 지점에서 온도를 재도록 했어. 간암 세포의 크기는 20μm(마이크로미터)● 정도였지. 이렇게 작은 세포의 핵 안에서도 위치에 따라 온도가 조금씩 달랐어. 세포핵 안의 두 지점은 각각 약 32.7℃, 32.2℃로 온도가 비슷했지만, 다른 한 지점은 약 31.4℃로 약 1℃ 낮았어. 내 몸이 200~500nm(나노미터)●로 세포보다 최대 100배 작은 덕분에 이렇게 미세한 온도 변화를 측정할 수 있었지.
Q.세포의 온도를 재는 건 어떤 의미가 있어?
세포의 온도는 핵 안에서도 조금씩 다르게 나타나. 이런 미세한 온도 차이를 알면 산소 화합물인 활성산소가 만들어지는 상황 등 세포의 반응을 민감하게 감지할 수 있지. 그럼 세포가 얼마나 활발하게 활동하고 있는지 알 수 있어. 연구팀은 나를 통해 살아 있는 세포의 화학적 상태를 나노 수준에서 측정할 수 있는 새로운 방법을 제시했어. 나는 암 같은 질병에 걸렸을 때, 몸속 세포 내부의 환경이 어떻게 변하는지 분석하는 데 도움이 될 거야.
용어 설명
●nm(나노미터): 10억분의 1m.
