1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
PET (positron emission tomography, 양전자 방출 단층 촬영)은 인위적으로 만들어진 방사선 동위원소를 포함하고 있는 분자 혹은 물질 (PET tracer, 진단물질 혹은방사성 의약품)을 양전자를 방출하면서 음전자와 충돌할 때 방출하는 감마선을 추적하여 분석하는 방법으로, 암, 종양 검사, 심장 질환, 뇌 질환 및 뇌 기능 평가를 위한 영상을 얻을 수 있어 많은 분야에서 사용되고 있습니다. 특히 PET은 극소량 (nanogram)의 진단물질만 사용하기 때문에 부작용의 위험이 미세하여 더욱 많은 관심을 받고 있습니다. 여러가지 방사선 동위원소 중에서도 18-F는 반감기가 110분으로 진단물질을 합성하는데 다른 방사선 동위원소 (C-11 (20분), N-13 (10분), O-15 (2분))에 비해 길며, 체내에 남아 있는 시간도 Cu-64 (13시간) 나 I-124 (4일) 비해 짧기 때문에 가장 많은 관심을 받고 있습니다. 그럼에도 불구하고, 18-F을 이용하여 진단물질을 합성하는 방법이 쉽지가 않아서, 지금까지는 간단한 분자 합성 수준에만 머물고 있습니다. 좀더 복잡한 진단물질의 경우에는 마지막 단계에서 18-F을 도입하는 것이 가장 중요한데 그럴 수 있는 방법이 없었기 때문입니다.
Ritter 그룹에서는 전자친화적인 (electrophilic) 불소 (fluorine) 시약 (SelectFluor)을 사용하여 복잡한 분자를 마지막 단계에서 불소를 도입하는 방법을 개발하였습니다. 하지만 전자친화적인 18-F 불소 시약의 경우 핵친화적인 (nucleophilic) 19-F 불소 시약에 비해 specific radioactivity (18-F, 19-F 비율)가 좋지 못하기 때문에 그 한계가 있었습니다. 이에 본 논문은 핵친화적인 19-F (18-F 포함) 불소 시약으로부터 전자친화적인 19-F (18-F) 불소 시약을 만들어 복잡한 구조의 진단물질을 마지막 단계에서 불소를 도입함으로서, 비교적 빠른 시간 내에 복잡한 진단물질로 만들수 있다는 내용을 담고 있습니다. 이 결과를 바탕으로 다양한 진단시약을 개발하고 실제 동물을 이용하여 개발한 진단물질의 성능을 조사하고 있으며, 약학, 의료, 분자영상 (molecular imaging) 분야에서 중요한 역할을 하길 기대하고 있습니다.
연구과정에서 생긴 에피소드는 특별한 것은 없었습니다. 다만 이 일을 하면서 방사능 위험에 관련된 교육을 여러차례 받았어도 실제 그 위험성에 대해서는 심각하게 생각을 해 본적이 없었습니다. 하지만, 같은 시기에 일본 대지진이 발생하여 원전 파괴로 인한 그 방사능 위험성을 각종 매체를 통해 다시 알게되어, 과학 지식을 실례를 통해 심도있게 공부하게 된 경험이 되었습니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.
저는 cold chemistry (radioactive 분자를 다루는 실험을 hot chemistry 부르고, 그 외의 실험은 cold chemistry라 부르고 있습니다.)는 하버드 화학과 Ritter 그룹에서 실행하였고, hot chemistry는 MGH (Massachusetts General Hospital)의 Martinos 센터에서 Hooker 그룹과 일을 하였습니다. 하버드 화학과에 대해서는 따로 설명을 하지 않아도, 이전에 여러 분들이 소개를 한것 같아서 Ritter 그룹과 Martinos 센터의 Hooker 그룹에 대해서 소개를 드리고자 합니다. Ritter 그룹은 생긴지는 얼마 되지 않았지만, fluorination 분야와 bimetallic 촉매, 그리고 철을 이용한 촉매 분야에서 두각을 나타내고 있으며, 특히 MGH의 Hooker 그룹과의 심도있는 공동 연구를 통하여, PET 분야에서도 많은 영향을 미칠 것이라 생각됩니다. 현재 7명의 포스닥 연구원과 10명의 대학원생이 위의 분야에서 연구를 하고 있습니다.
MGH의 Martinos 센터는 분자영상 분야에서 최고의 권위를 가진 기관으로서 PET 분야를 개척하는데 지대한 공헌을 한 곳이기도 합니다. Hooker 그룹은 cyclotron을 실제로 운영하면서 C-11 과 F-18 을 이용한 진단물질을 만들고, 그것들을 이용하여 실제 동물들의 영상을 얻고 분석하는 연구를 하고 있습니다. Hooker그룹은 세명의 포스닥 연구원과 한명의 대학원생 그리고 6명의 테크니션이 위의 연구를 수행하고 있습니다.
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
학문을 연구한다는 것은 정말 끊임없는 도전인 것 같습니다. 물론 힘들때도 많지만, 헝클어진 실타래를 하나씩 풀어가면서 느끼는 즐거움, 새로운 사실을 알아간다는 뿌듯함이 저에게는 중요했던것 같습니다. 연구에 있어서 불가능해 보였던 일을 조금씩 가능하게 해 나가면서 보람을 느끼고 있습니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
제가 연구하고 있는 분야는 학제간의 연구가 중요한 역할을 하기 때문에 여러 관련된 과목을 섭렵하는것이 성공적인 연구생활을 할 수 있는 디딤돌이 되리라 생각되어집니다. 특히 유기/무기화학과 생화학/생물학을 심도있게 공부하는 것이 가장 중요해 보입니다.
5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
아직까지는 쉽게 만들수 없는 뇌 질환 및 뇌 기능 평가를 위한 효과적인 PET 영상 물질을 개발하고자 합니다.