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한빛사 인터뷰
한빛사 인터뷰
- 등록2010-09-01
- 조회10,222
Proc. Natl. Acad. Sci. USA, August 10, 2010 vol. 107 no. 32 14053-14058. Published online before print July 26, 2010, doi: 10.1073/pnas.1009172107
In vitro selection of structure-switching, self-reporting aptamers
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
Aptamer는 표적 물질에 높은 친화성과 특이성을 보이는 핵산 분자입니다. 쉽게 말해 특정 물질에만 결합하는 DNA 혹은 RNA 배열을 말합니다. 화학적으로 합성이 가능하여 상당히 저렴하고 안정적이며, 여러가지 조작이 쉽게 가능하기 때문에 Biosensor를 포함한 여러 다양한 분야에서 현재 많은 연구가 이루어지고 있습니다. 특히, 의학적으로 항체의 대체 물질로서 많은 관심을 받고 있을 뿐만 아니라 근래에는 Macugen이라 명명된 Aptamer에 기반한 Mascular Degeneration 치료제가 개발되는 등 진단 및 치료 분야에 있어서 다양한 영역들을 새로이 개척해 나가고 있습니다.
이러한 Aptamer는 SELEX (Systematic Evolution of Ligands by EXponential enrichment)라 일컫는 과정을 통하여, 무한히 많은 무작위의 DNA 혹은 RNA 배열 중에 특정 물질에만 붙는 배열 몇 가지만을 찾아냄으로서 형성됩니다. 이론적으로 이 세상의 거의 모든 물질이 그 표적물이 될 수 있으며 그 진화적 과정은 순수하게 시험관 안에서 이루어지고, 발견된 Aptamer는 그 용도에 맞도록 여러 가지 조작이 이루어짐과 동시에 싼 가격으로 대량, 고속으로 합성되게 됩니다. 이렇듯 여러 가지 면에서 쓸모가 많은 Aptamer이긴 하지만 그 찾아내는 과정이 여간 시간과 노동이 많이 소요되는 작업이 아닐 수 없습니다. 특히나, 발견된 Aptamer의 경우에 따라, 특정 용도에 맞게 변형을 시키기 위한 최적화 작업이 뒤따르게 되며 오랜 최적화 작업에도 불구하고 기존의 Aptamer가 전혀 원하는 용도와 맞지 않는 이유로 처음부터 새로이 Aptamer를 찾아야 되는 경우도 종종 있습니다.
이러한 문제점에 주목하여 이번 논문에서는 기존과는 색다른 방법을 통하여 찾아낸 Aptamer가 별다른 후처리 없이 바로 Biosensor로서 동작할 수 있도록 과정을 설계하였습니다. 좀 더 자세히 말해, 무작위의 DNA 염기 서열 중간에 잠재적으로 발광의 기능을 하는 DNA 배열을 삽입하였고, 표적물과 결합하였을 때만 발광의 기능이 동작하는 DNA 배열들을 선별해 내도록 실험 과정을 꾸며놓았습니다. 따라서 Aptamer를 찾는 과정이 Biosensing을 가능케 하는 Aptamer로 조작하는 과정 그 자체이므로, 성공적으로 Aptamer를 찾아내기만 한다면 Sensor나 다른 용도로서 즉시 사용 가능합니다. 이 논문에서는 Aptamer의 Biosensor로서의 용도에만 주목하였지만, 사실상 삽입되는 특정 DNA 배열에 따라 그 어떤 용도로도 전환이 가능하기 때문에 앞으로 더 빨리, 그리고 더 간단하게, 다양한 용도의 Aptamer들을 찾아낼 수 있을 것이라 기대합니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.
현재 저는 University of California, Santa Barbara (UCSB)의 Materials Department에서 박사과정을 밟고 있습니다. 지도 교수님은 Tom Soh 교수님 (한국명: 서형석)으로 역시 자랑스러운 젊은 한국인 과학자이십니다. 현재 UCLA의 약학과뿐만 아니라 UCSB의 재료, 기계, 생명공학에 교수로서 소속되어 계시고 University of Wisconsin, Madison의 Thompson 교수와 함께 Center for Stem Cell Biology and Engineering 의 공동 연구소장으로 재직하고 계십니다.
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
사실 재료공학도로서 Bio 관련한 연구를 한다는 사실이 처음에는 상당한 부담감과 두려움으로 다가왔습니다. 실제로 UCSB Materials Department를 보아도 Bio 관련한 연구를 하는 교수가 2-3명에 불과하며 이러한 현실은 어느 학교를 가더라도 상당히 비슷합니다. 게다가 저의 경우에 석사 과정까지만 하여도 대부분의 재료공학도들이 관심을 갖는 반도체나 Nanotechnology 관련 분야를 연구했었기 때문에, 솔직히 교수님께 매료된 것만으로 무작정 Bio 관련 연구실을 선택한 것 자체가 제게는 너무나도 새로운 도전이었습니다. 하지만 그러한 무모한 도전 덕분에 누구보다도 더 배움의 열정을 갖고 남보다 더 하려는 열의와 함께, 남다른 목표 의식도 생기더군요. 이뿐만 아니라, 제 분야에 있어서 주변 사람들과 전혀 색다른 배경과 지식은 오히려 제게는 남보다 앞설 수 있는 최고의 무기였습니다. 너무나도 당연하게 느껴지는 내용들이 다른 분야에서는 전혀 새롭고, 창조성이 돋보이는 이야기로 받아들여지더군요. 물론 한 우물을 파서 그 분야에 대해 더더욱 전문적이 되는 것도 중요하지만, 그러한 사람들 가운데 서로 각자의 전문성을 연결하여 동반 상승 효과를 노릴 줄 아는 중간의 연결 고리도 늘 필요합니다. 따라서, 그 동안 시간 낭비일지 모른다고 생각했던 다양하고 폭넓은 경험들이 지금 현재는 제가 연구하고자 하는 바에 있어서 그 무엇과도 바꿀 수 없는 커다란 재산입니다.
4. 다른 하시고 싶은 이야기들....
우선 처음으로 세심한 배려와 지도를 아끼지 않으시는 Tom Soh 교수님께 감사하다는 말씀을 전하고 싶습니다. 그리고 이번 논문 뿐만 아니라 제 박사 과정에 있어서 많은 도움 주시는 Heeger 교수님께도 감사드립니다. 또한, 석사 과정동안 부족한 저를 지도하시느라 고생이 많으셨던 존경하는 지도 교수님이신 서울대학교의 윤의준 교수님, 제게 연구뿐만 아니라 인생 그 자체를 가르쳐 주신 오규환 교수님, 항상 조언을 아끼지 않으시는 박병우 교수님, 제 인생의 소중한 Mentor이신 김영운 교수님, 제 실험 도와주시느라 고생 많으셨던 김미영 교수님 등 지금까지 많은 도움 주신 여러 교수님들께 정말 존경하고 감사드린다는 말을 드리고 싶습니다. 더욱더 열심히 하겠습니다. 그리고 마지막으로 아버지 어머니, 정말 사랑합니다.
Aptamer는 표적 물질에 높은 친화성과 특이성을 보이는 핵산 분자입니다. 쉽게 말해 특정 물질에만 결합하는 DNA 혹은 RNA 배열을 말합니다. 화학적으로 합성이 가능하여 상당히 저렴하고 안정적이며, 여러가지 조작이 쉽게 가능하기 때문에 Biosensor를 포함한 여러 다양한 분야에서 현재 많은 연구가 이루어지고 있습니다. 특히, 의학적으로 항체의 대체 물질로서 많은 관심을 받고 있을 뿐만 아니라 근래에는 Macugen이라 명명된 Aptamer에 기반한 Mascular Degeneration 치료제가 개발되는 등 진단 및 치료 분야에 있어서 다양한 영역들을 새로이 개척해 나가고 있습니다.
이러한 Aptamer는 SELEX (Systematic Evolution of Ligands by EXponential enrichment)라 일컫는 과정을 통하여, 무한히 많은 무작위의 DNA 혹은 RNA 배열 중에 특정 물질에만 붙는 배열 몇 가지만을 찾아냄으로서 형성됩니다. 이론적으로 이 세상의 거의 모든 물질이 그 표적물이 될 수 있으며 그 진화적 과정은 순수하게 시험관 안에서 이루어지고, 발견된 Aptamer는 그 용도에 맞도록 여러 가지 조작이 이루어짐과 동시에 싼 가격으로 대량, 고속으로 합성되게 됩니다. 이렇듯 여러 가지 면에서 쓸모가 많은 Aptamer이긴 하지만 그 찾아내는 과정이 여간 시간과 노동이 많이 소요되는 작업이 아닐 수 없습니다. 특히나, 발견된 Aptamer의 경우에 따라, 특정 용도에 맞게 변형을 시키기 위한 최적화 작업이 뒤따르게 되며 오랜 최적화 작업에도 불구하고 기존의 Aptamer가 전혀 원하는 용도와 맞지 않는 이유로 처음부터 새로이 Aptamer를 찾아야 되는 경우도 종종 있습니다.
이러한 문제점에 주목하여 이번 논문에서는 기존과는 색다른 방법을 통하여 찾아낸 Aptamer가 별다른 후처리 없이 바로 Biosensor로서 동작할 수 있도록 과정을 설계하였습니다. 좀 더 자세히 말해, 무작위의 DNA 염기 서열 중간에 잠재적으로 발광의 기능을 하는 DNA 배열을 삽입하였고, 표적물과 결합하였을 때만 발광의 기능이 동작하는 DNA 배열들을 선별해 내도록 실험 과정을 꾸며놓았습니다. 따라서 Aptamer를 찾는 과정이 Biosensing을 가능케 하는 Aptamer로 조작하는 과정 그 자체이므로, 성공적으로 Aptamer를 찾아내기만 한다면 Sensor나 다른 용도로서 즉시 사용 가능합니다. 이 논문에서는 Aptamer의 Biosensor로서의 용도에만 주목하였지만, 사실상 삽입되는 특정 DNA 배열에 따라 그 어떤 용도로도 전환이 가능하기 때문에 앞으로 더 빨리, 그리고 더 간단하게, 다양한 용도의 Aptamer들을 찾아낼 수 있을 것이라 기대합니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.
현재 저는 University of California, Santa Barbara (UCSB)의 Materials Department에서 박사과정을 밟고 있습니다. 지도 교수님은 Tom Soh 교수님 (한국명: 서형석)으로 역시 자랑스러운 젊은 한국인 과학자이십니다. 현재 UCLA의 약학과뿐만 아니라 UCSB의 재료, 기계, 생명공학에 교수로서 소속되어 계시고 University of Wisconsin, Madison의 Thompson 교수와 함께 Center for Stem Cell Biology and Engineering 의 공동 연구소장으로 재직하고 계십니다.
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
사실 재료공학도로서 Bio 관련한 연구를 한다는 사실이 처음에는 상당한 부담감과 두려움으로 다가왔습니다. 실제로 UCSB Materials Department를 보아도 Bio 관련한 연구를 하는 교수가 2-3명에 불과하며 이러한 현실은 어느 학교를 가더라도 상당히 비슷합니다. 게다가 저의 경우에 석사 과정까지만 하여도 대부분의 재료공학도들이 관심을 갖는 반도체나 Nanotechnology 관련 분야를 연구했었기 때문에, 솔직히 교수님께 매료된 것만으로 무작정 Bio 관련 연구실을 선택한 것 자체가 제게는 너무나도 새로운 도전이었습니다. 하지만 그러한 무모한 도전 덕분에 누구보다도 더 배움의 열정을 갖고 남보다 더 하려는 열의와 함께, 남다른 목표 의식도 생기더군요. 이뿐만 아니라, 제 분야에 있어서 주변 사람들과 전혀 색다른 배경과 지식은 오히려 제게는 남보다 앞설 수 있는 최고의 무기였습니다. 너무나도 당연하게 느껴지는 내용들이 다른 분야에서는 전혀 새롭고, 창조성이 돋보이는 이야기로 받아들여지더군요. 물론 한 우물을 파서 그 분야에 대해 더더욱 전문적이 되는 것도 중요하지만, 그러한 사람들 가운데 서로 각자의 전문성을 연결하여 동반 상승 효과를 노릴 줄 아는 중간의 연결 고리도 늘 필요합니다. 따라서, 그 동안 시간 낭비일지 모른다고 생각했던 다양하고 폭넓은 경험들이 지금 현재는 제가 연구하고자 하는 바에 있어서 그 무엇과도 바꿀 수 없는 커다란 재산입니다.
4. 다른 하시고 싶은 이야기들....
우선 처음으로 세심한 배려와 지도를 아끼지 않으시는 Tom Soh 교수님께 감사하다는 말씀을 전하고 싶습니다. 그리고 이번 논문 뿐만 아니라 제 박사 과정에 있어서 많은 도움 주시는 Heeger 교수님께도 감사드립니다. 또한, 석사 과정동안 부족한 저를 지도하시느라 고생이 많으셨던 존경하는 지도 교수님이신 서울대학교의 윤의준 교수님, 제게 연구뿐만 아니라 인생 그 자체를 가르쳐 주신 오규환 교수님, 항상 조언을 아끼지 않으시는 박병우 교수님, 제 인생의 소중한 Mentor이신 김영운 교수님, 제 실험 도와주시느라 고생 많으셨던 김미영 교수님 등 지금까지 많은 도움 주신 여러 교수님들께 정말 존경하고 감사드린다는 말을 드리고 싶습니다. 더욱더 열심히 하겠습니다. 그리고 마지막으로 아버지 어머니, 정말 사랑합니다.
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