흔히 신소재는 기존에 존재하는 물질이나 원소를 섞어 보거나 만들어진 소재의 구조나 크기를 바꿔 새로운 특성을 갖는 새로운 소재를 말한다. 신소재를 만드는 재료로 얼핏 떠올릴 수 있는 것은 금속이나 유무기 재료일 것이다. 만일 재료가 생물학적 단백질, 한 걸음 더 나아가 DNA나 RNA와 같은 유전 물질이라면 어떤 신소재를 만들 수 있을까.

오승수 신소재공학과 교수가 이끄는 ‘기능성 생체분자 소재 연구실’은 바로 이와 같은 생체 분자들, 특히 서열 조절 고분자들을 이용한 다양한 신소재를 설계하고 만들어내는 독특한 연구를 하고 있다. 생명체에 존재하는 수많은 아미노산 기반의 단백질, 그리고 핵산 기반의 유전자는 특정 서열에 따라 서로 다른 구조를 갖고 이색적인 기능을 할 수 있는 데 착안해, 자연계에 존재하지 않거나 기존의 기능을 훌쩍 뛰어넘는 새로운 생체 물질을 만들어내는 연구들을 현재 수행중이다.

기능성 생체분자 소재 연구실이 눈여겨 보는 분야는 핵산과 아미노산을 융합한 슈퍼 항체 개발이나 DNA와 RNA와 같은 유전물질로 생물학적 촉매 기능을 수행하는 인공 효소 개발이다. 예를 들어 슈퍼 항체를 개발한다면 신종 코로나바이러스(COVID-19) 해결을 위한 차세대 진단이나 치료제에 활용될 수 있고, DNA나 RNA를 변경할 수 있는 인공적 촉매 효소를 개발한다면 새로운 유전자 교정 방법의 가능성을 제시할 수 있다.

세포 내 특정 이온들을 세포막을 거쳐 특정 방향으로 흐를 수 있도록 하는 인공 이온 채널 기술도 개발중이다. 더 나아가, 모든 종류의 생물학적 기능 요소들을 합쳐 인공 세포를 구현하는 게 연구실이 갖고 있는 궁극적인 목표다.

연구실의 분자생물학·합성생물학 분야 연구 역량 덕분에 이와 같은 독창적 연구들에 삼성미래기술육성센터도 지원하고 있다. 인공 세포막 연구와 단백질을 정밀 변형하는 DNA 촉매 기술 개발의 두 연구과제가 현재 선정되어 지속적인 연구 지원을 받고 있다.

오승수 교수는 “DNA와 RNA 연구는 생물학자들이 하는 연구라는 선입견을 깨고 선구자, 개척자가 될 수 있는 연구실”이라며 “생명 현상을 자유롭게 조절하려는 생명 과학적 트렌드를 공학적으로 접근해 새로운 기능성 생체 분자 소재를 완성할 것”이라고 말했다.