1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드

광역학치료(Photodynamic therapy, PDT)는 빛을 이용해 원하는 부위에서만 반응을 유도할 수 있어 부작용을 줄일 수 있는 장점이 있지만, 실제 고형암에서는 빛의 조직 투과와 종양 미세환경의 제약으로 충분한 ROS(reactive oxygen species)를 생성하기 어려운 경우가 많습니다. 이에 따라 최근에는 근적외선 기반 광활성화 플랫폼과 약물 전달 및 표적화 기술을 결합해 PDT 효율을 높이려는 연구가 활발하며, PDT가 유도하는 종양 항원 노출과 면역원성 변화를 면역치료와 연결하려는 병용 전략도 중요한 흐름으로 자리 잡고 있습니다.
이번 연구에서는 808 nm 근적외선으로 구동되는 다층 업컨버전 나노입자(multi-shell upconversion nanoparticle, MUN)에 광증감제(photosensitizer)와 IDO 억제제(indoximod, IND)를 결합하여 종양 표적 PDT와 면역치료를 동시에 강화하는 방향을 제시했습니다. 특히 다층 구조 설계를 통해 Ce6 (chlorin e6)의 흡수파장인 적색 방출을 코어 입자 대비 519배 향상시켜, 근적외선 조사 조건에서 ROS 생성과 광치료 효율을 개선하고자 했습니다. 또한 PDT와 동시에 종양 면역환경의 개선으로 이어질 수 있도록, IDO 경로 억제를 함께 설계한 점이 연구의 핵심입니다.

2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.

저희 연구는 충남대학교 김소연 교수님 연구실(고분자 생체재료 실험실)에서 수행되었습니다. 저희 연구실은 다양한 무기 나노소재와 고분자·생체재료를 결합한 하이브리드 나노플랫폼을 설계하고, 표면개질 및 물성 분석부터 세포 수준 효능 평가까지 연결하는 통합형 연구를 진행하고 있습니다. 특히 하이브리드 나노플랫폼 기반의 진단 및 치료(theranostics)를 중심으로 종양 미세환경 반응형 설계와 병용 치료 전략을 개발하는 것을 주요 방향으로 하고 있습니다. 또한 하이드로겔 기반의 조직공학 및 센서 분야 연구도 함께 수행하고 있습니다.
본 연구 역시 나노소재 합성, 구조 설계, 표면 기능화, 광증감제 결합 및 안정화, 그리고 생물학적 평가가 유기적으로 맞물려야 했기 때문에 다양한 전공과 기술이 결합된 협업이 필수적이었습니다. 특히 안지오랩의 전문적인 피드백과 동물 실험 지원이 연구 완성도에 큰 도움이 되었습니다.

3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

이번 연구에서 가장 보람을 느낀 부분은 단순히 PDT 성능을 높이는 것에 그치지 않고, 종양 미세환경의 면역억제 기전을 동시에 조절해 병용 효과(combination therapy)를 실험적으로 보여줄 수 있었다는 점입니다. IDO 경로는 종양에서 면역억제 환경을 강화하는 대표적인 기전으로 알려져 있으며, IND 같은 억제제가 이를 완화할 수 있지만 단독으로는 효능이 제한적일 수 있습니다. 저희는 이를 종양 표적 나노캐리어와 결합하고 PDT와 함께 작동하도록 설계함으로써, 광치료 효과뿐 아니라 면역 관련 지표에서도 의미 있는 변화를 확인했습니다.
또한 나노플랫폼 연구에서 반복적으로 체감하는 것은, 한 번의 좋은 결과보다 재현 가능한 실험 조건을 확보하는 과정이 연구의 신뢰도를 만든다는 점입니다. 나노플랫폼 제작 과정(합성, 표면개질, 치료제 결합 조건)을 단계별로 정리하고, 세포 및 동물 실험에서 다양한 변수들을 통제해 나간 과정 자체가 연구자로서의 성장으로 남았습니다.

4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?

나노의학 및 진단치료 분야는 소재, 화학, 생물학이 한 프로젝트 안에서 동시에 요구되는 경우가 많습니다. 그래서 처음부터 모든 것을 다 잘하려 하기보다는, 본인이 강점을 가질 수 있는 분야(나노소재 합성, 표면화학, 세포·면역 실험 등)를 먼저 확실히 잡고 협업과 지속적인 학습을 통해 전체 연구 과정을 연결하는 접근이 중요하다고 생각합니다. 또한 복합 플랫폼일수록 대조군 설계와 데이터 해석의 논리를 탄탄히 세우는 습관이 연구의 완성도를 크게 높여준다고 느꼈습니다.

5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

이번 연구에서는 근적외선 구동 MUN 나노플랫폼을 기반으로 PDT와 면역치료를 한 시스템에서 결합한 병용치료 효과를 확인했습니다. 앞으로는 여기서 한 단계 더 나아가, 단순한 병용을 넘어 치료 반응이 어떤 순서로 일어나야 효과가 극대화되는지에 주목하고자 합니다. 즉, 종양 미세환경을 고려해 치료의 순서를 설계하고, 각 단계가 다음 단계의 효율을 높이도록 연결되는 캐스케이드 치료 전략을 종양 표적형 나노플랫폼으로 구현하는 것이 목표입니다. 궁극적으로는 단계별 시너지 설계를 통해 복잡한 종양 환경에서도 일관된 치료 효능을 확보할 수 있는 방향으로 연구를 발전시키고자 합니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....

이번 한빛사 소개를 통해 연구를 공유할 기회를 얻게 되어 감사하게 생각합니다. 연구는 많은 분들의 조언과 협업 속에서 완성된다고 느꼈고, 이번 연구 역시 함께해 주신 공동연구자분들과 연구 환경의 지원이 큰 힘이 되었습니다. 특히 지속적인 지원과 실험 방향성을 제시해 주신 김소연 교수님께 감사드립니다.