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

CpG oligodeoxynucleotide(CpG ODN)는 면역세포의 엔도좀에 존재하는 Toll-like receptor 9(TLR9)을 활성화하여 선천면역과 적응면역을 유도하는 면역증강제입니다. 암 면역치료뿐만 아니라 감염병 백신과 면역보조제 분야에서도 활용 가능성이 높아 꾸준히 연구되고 있습니다. 하지만 생체 내에서 핵산분해효소에 의해 쉽게 분해되고 빠르게 제거되기 때문에 충분한 치료 효과를 얻기 어렵다는 한계가 있습니다.

최근에는 이러한 문제를 해결하기 위해 CpG ODN을 나노입자나 고분자 전달체에 탑재하거나 화학적으로 변형하는 연구가 활발하게 진행되고 있습니다. 특히 특정 세포나 세포 내 환경에서만 활성화되는 자극 반응형 전달 시스템이 중요하게 다뤄지고 있습니다. 앞으로는 단순히 면역반응을 강하게 유도하는 것을 넘어, 원하는 세포와 위치에서 선택적으로 작용하면서 전신 부작용은 최소화하는 방향으로 발전할 것으로 생각합니다.

본 연구에서는 별도의 나노전달체 없이 DNA 자체의 구조적 특성만을 이용해 CpG ODN의 안정성과 면역활성을 높이고자 했습니다. 산성 환경에서 구조가 변하는 i-motif DNA를 적용하여 생리적 환경에서는 안정적인 이합체 상태를 유지하고, 면역세포의 산성 엔도좀에 도달하면 활성 CpG ODN으로 분리되는 ‘CpG i-dimer’를 개발했습니다.

연구 과정에서 특히 중요하게 생각한 부분은 산성 pH에 반응하는 DNA 구조를 구현하는 데 그치지 않고, 이러한 구조 변화가 실제 면역세포의 활성화와 항암효과로 이어진다는 것을 단계적으로 입증하는 것이었습니다. 이를 위해 DNA 구조 분석부터 세포실험, 면역반응 분석, 동물실험까지 다양한 연구를 유기적으로 연결해 진행했으며, 그 과정에서 많은 시간과 시행착오가 필요했습니다. 각각의 실험 결과가 하나의 작동 원리로 연결되고, 처음 구상한 연구 개념이 실제 항암효과로 이어지는 것을 확인했을 때 가장 큰 보람을 느꼈습니다.

2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.

본 연구는 영남대학교 화학과 홍철암 교수님 연구실(나노의학 및 생체재료 연구실)에서 수행했습니다. 연구실에서는 DNA의 염기서열과 구조적 특성을 정밀하게 설계해 기능성 핵산 나노구조체를 개발하고, 이를 분자진단, 약물전달 및 면역치료 등 다양한 생명·의과학 분야에 적용하고 있습니다.

특히 분자 수준의 DNA 설계와 구조 분석에서 시작해 세포·분자생물학적 분석, 면역학적 평가 및 동물실험까지 연구의 전 과정을 유기적으로 수행할 수 있다는 점이 큰 강점입니다. 관련 실험 장비와 연구 인프라도 잘 갖춰져 있어, 새로운 핵산 구조체의 제작부터 작동 원리 규명, 생물학적 기능 및 치료 효과 검증까지 체계적으로 진행할 수 있습니다.

이러한 연구 환경을 바탕으로 연구자의 아이디어를 실제 구조체로 구현하고, 그 가능성을 세포와 생체 수준까지 단계적으로 확장할 수 있습니다. 저 역시 이곳에서 화학적 소재 설계와 생물학적 평가를 아우르는 폭넓은 연구역량을 쌓을 수 있었습니다.

3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

연구는 한 번의 실험으로 명확한 답을 얻는 일이 아니라, 예상과 다른 결과가 나온 이유를 끊임없이 고민하고 하나씩 해결하며 답에 가까워지는 과정이라고 생각합니다. 실험이 계획대로 진행되지 않을 때는 막막하고 어려운 순간도 많았지만, 그때마다 원인을 분석하고 새로운 조건을 설정해 다시 검증하면서 연구를 설계하고 결과를 해석하는 능력을 키울 수 있었습니다. 또한 반복되는 시행착오 속에서도 쉽게 포기하지 않고 끝까지 해결책을 찾아가는 태도를 배웠습니다.

특히 제가 설계한 DNA 구조체가 실제 면역세포에서 의도한 대로 작동하고, 최종적으로 종양 동물모델에서 종양의 성장을 억제하는 결과로 이어졌을 때 가장 큰 보람을 느꼈습니다. 하나의 아이디어가 분자 수준의 설계에서 출발해 세포실험과 면역학적 검증을 거쳐 생체 수준의 치료 효과로 이어지는 전 과정을 직접 수행하고 확인했다는 점에 연구자로서 큰 자부심을 가지고 있습니다.

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

진학을 준비할 때는 단순히 현재 주목받는 연구 분야를 선택하기보다, 자신이 어떤 문제에 흥미를 느끼고 어떤 연구 과정을 지속할 수 있는지를 먼저 고민해보는 것이 중요합니다. 완성된 논문만 보면 연구가 처음부터 계획대로 빠르고 논리적으로 진행된 것처럼 보이지만, 실제로는 반복적인 실험과 예상치 못한 결과, 조건을 최적화하는 데 훨씬 많은 시간이 필요합니다. 따라서 좋은 결과를 얻는 것뿐만 아니라, 예상과 다른 결과의 원인을 분석하고 해결책을 찾아가는 과정에도 흥미를 느낄 수 있어야 합니다.

또한 자신의 전공과 가능성을 너무 좁게 한정하지 않았으면 합니다. 저 역시 화학과 생화학을 기반으로 연구를 시작했지만, 연구를 진행하면서 DNA 구조를 설계하는 핵산공학부터 세포 및 면역학적 분석, 동물모델을 이용한 효능평가까지 연구 범위를 확장했습니다. 이를 통해 화학적으로 설계한 소재의 특성을 분석하는 데 그치지 않고, 실제 생물학적 기능과 치료 가능성까지 검증할 수 있었습니다. 자신의 중심 전문성을 가지되, 필요한 분야를 배우는 데 두려움을 갖지 않는 태도가 중요합니다. 이러한 경험이 쌓이면 서로 다른 분야를 연결해 자신만의 연구 방향을 만들어갈 수 있다고 생각합니다.

5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

앞으로는 지금까지 수행해 온 핵산 기반 연구를 바탕으로, 다양한 생체분자와 기능성 소재를 치료 및 진단에 활용하는 융합연구를 이어가고자 합니다. 소재의 구조와 특성을 분석하는 데 그치지 않고, 세포와 동물 수준에서 생물학적 작동 원리와 효능, 안전성까지 체계적으로 확인하는 연구를 수행하고 싶습니다.

장기적으로는 화학적 소재 설계와 생물학적 평가를 유기적으로 연결하여, 실제 의료·바이오 분야에 활용할 수 있는 진단 및 치료 플랫폼을 개발하는 것이 목표입니다. 기초연구에서 출발한 아이디어를 실질적인 의과학적 응용으로 발전시키는 연구를 꾸준히 이어가고 싶습니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....

이번 연구의 가장 큰 매력은 작은 구조적 아이디어가 실제 면역치료 플랫폼으로 발전할 수 있다는 가능성을 보여줬다는 점입니다. 연구를 지도해주신 홍철암 교수님과 함께 고민하며 도움을 준 연구실 구성원들에게 감사드리며, 언제나 든든하게 응원해준 가족들에게도 고마운 마음을 전하고 싶습니다. 이번 연구가 하나의 결과에 머무르지 않고, 더욱 안전하고 효과적인 핵산 기반 면역치료 및 전달 시스템을 개발하는 출발점이 되기를 바랍니다.