Research

저희 연구실에서는 DNA-호환성 유기반응(DNA-compatible organic reactions)의 개발이라는 연구주제로 실험을 진행하고 있습니다.

DNA-호환성 유기반응의 개발은 DNA-암호화 라이브러리 기술(DNA-encoded library technology, DELT)에 필수적으로 뒤따라야 하는 것입니다.  DELT는 신약 개발을 위하여 전 세계 제약회사들이 개발하고 있는 플랫폼 기술로서, 다음 그림과 같은 방법으로 수백만개 이상의 화합물로 구성된 라이브러리가 합성됩니다.

위 그림에서 아민기를 가지는 DNA 헤드피스로부터 출발합니다. 384-well plate에 나눈 뒤에 각 웰에서 구조가 다른 빌딩블록(반응 시약)과 유기반응을 보냅니다. 그 전에 각 빌딩블록마다 틀린 DNA 태그를 붙입니다(이 과정이 아주 중요합니다. 바로 암호화 과정이기 때문입니다. 유기분자 색깔에 따라 DNA 태그 색깔도 틀리게 그렸습니다). 첫 번째 유기반응(1st cycle)을 보낸 후에 풀로 합치고 에탄올 침전, HPLC 등을 이용해서 정제하고, 다음 단계로 진행합니다.

두 번째 단계도 똑같습니다. 암호화하고 서로 다른 구조의 빌딩블록으로 두 번째 유기반응(2nd cycle)을 보냅니다. 나머지 과정은 설명을 하지 않아도 이해하실 것입니다.

만약 각 사이클마다 100개의 빌딩블록을 이용한다면 화합물의 개수가 100 x 100 x 100 = 백만 개입니다. 즉 100만 개의 유기화합물이 DNA 태그가 달린 채로 에펜도르프 튜브 하나에 담겨져 있는 것입니다.

합성된 DEL을 고정화된 타겟 단백질과 인큐베이션시키고 세척하여 강하게 결합된 화합물을 선별합니다. 어떤 구조가 강하게 결합했는지는 바코드로 작용하는 DNA 정보를 풀면 됩니다. 이를 위해 PCR과 next generation sequencing (NGS)를 진행합니다. 

구조 확인이 끝나면 DNA가 없는 상태인 off-DNA 화합물을 새롭게 합성하고, 이 화합물이 타겟 단백질과 제대로 결합하는지 재검증 실험을 진행합니다. 이렇게 유효물질을 도출할 수 있으며, 이것이 약물 후보물질이 되는 것입니다. 

저희 연구실에서는 DELT에 적용 가능한 유기반응을 개발하고 있으며, K-MediHub(대구경북첨단의료복합단지)와의 공동연구를 통해 DEL 구축 및 후속실험을 진행하고 있습니다.