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

암을 치료하기 위해서 많은 과학자들이 다양한 의·약학 기술을 개발하고 있음에도 불구하고 암 정복의 꿈은 멀게만 느껴집니다. 특히 종양세포는 이종의 복제세포를 생성하여 종양조직을 형성하므로 각각의 세포가 약물에 대한 민감성이 달라 치료가 어렵다고 알려져 있습니다. 이러한 특성을 종양 이질성 (Tumor heterogeneity)이라고 합니다. 본 연구에서는 이질성 종양을 극복하기 위해 나노기술을 이용하여 '나노 수류탄 (Nano-grenade)'라는 유·무기 복합체를 개발하였습니다. 종양세포는 왕성한 대사에 의해 발생되는 유기산 때문에 정상조직에 비해 낮은 산도 (pH)를 갖는다고 알려져 있습니다. 이러한 종양조직의 특성에 착안하여, 산화철나노입자 (Extremely Small-sized Iron Oxide Nanoparticle; ESIONs)와 광감작제 (Photosensitizer)가 담긴 나노 수류탄이 종양 조직에 도달했을 때만 선택적으로 터지는 나노복합체를 제조하였습니다.

나노 수류탄은 종양의 산도를 인식하여 형광 (Fluorescence)과 함께 자기공명 (Magnetic Resonance, MR) 신호가 강하게 나와 매우 작은 초기 종양 (3 mm)을 진단 할 수 있을 뿐만 아니라, 함께 터져 나오는 광감작제에 레이져를 쏘아주면 광역학 치료를 통해 기존 광역학치료제나 대조군 나노입자에 비해 효과적으로 이질성 종양을 치료할 수 있습니다. 앞으로 본 연구결과를 바탕으로, 종양을 진단하고 치료할 수 있는 효과적인 나노기술 기반 신약이 개발 되어 환자들에게 도움이 될 수 있기를 기대합니다.

유·무기 나노입자 복합체 기술은 유기나노입자와 무기나노입자의 장점과 단점을 상호 보완할 수 있는 신기술로서 앞으로 질병치료제, 질병진단제, 바이오센서 와 같은 다양한 분야에서 폭넓게 쓰일 것으로 예상됩니다.

논문의 초고를 작성하는 과정에서 공동연구자들이 한 장소에 모여 밤늦게 까지 서로 의논하여 꼼꼼하게 논문을 작성하였습니다. 이 과정에서 각 분야의 전문가가 서로의 의견을 교환하며 진행하는 공동연구의 중요성을 새삼 깨달을 수 있었습니다.

2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.

본 연구는 공동 제1저자인 Daishun Ling (릉대순) 박사가 속한 기초과학연구원 (IBS) 나노입자연구단 현택환 단장 (서울대학교, 화학생물공학부) 연구팀과 제가 속한 가톨릭대학교 생명공학과 나건 교수 연구팀 (생체의료용 나노소재 연구실)의 공동연구를 통해 진행되었습니다.

기초과학연구원 (IBS) 나노입자 연구단은 나노 소재의 합성을 비롯하여 나노소재를 의학 및 에너지 등의 분야로 응용하는 연구를 수행하고 있습니다. 특히 나노재료 연구실은 균일한 크기의 다양한 나노입자의 합성 및 이를 활용한 분야에서 탁월한 연구결과를 발표하고 있습니다.

생체의료용 나노소재 연구실은 현재 의료용 생체재료, 약물전달시스템, 신규 광감작제, 광화학 세포 내재화 기술에 관한 연구를 수행하고 있습니다. 유기 고분자 합성, 시험관내 세포 평가, 동물 평가를 모두 수행할 수 있는 기관이기 때문에 연구스펙트럼이 넓고 생체재료 및 약물전달시스템을 연구하기에 최적의 시스템을 갖추고 있습니다.

홈페이지 : 기초과학연구원 나노입자 연구단 (http://nanomat.snu.ac.kr)
생체의료용 나노소재 연구실 (http://songsim.catholic.ac.kr/~kna6997)

3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

항상 연구를 즐기려고 노력하고 있습니다. 나노의약품개발을 위해 새롭게 유기 고분자/무기 나노입자를 디자인하고 합성하는 것은 항상 저를 설레게 합니다. 물론 그 과정은 오랜 시간과 노력을 필요로 하지만 원하는 특성을 갖는 물질을 성공적으로 개발하였을 때의 그 기쁨은 다른 어떤 것과 비교할 수 없습니다. 최근 공동연구가 증가하는 추세인데 다른 과학자들과 소통하고 협력할 수 있는 열린 과학자가 될 수 있도록 노력하고 있습니다.

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

최근 다양한 융합연구가 각광을 받고 있습니다. 본인의 분야를 전문적으로 알고 있는 것은 기본이고 자신의 분야를 새롭게 접목할 수 있는 다른 분야를 공부하는 것이 중요한 것 같습니다. 또한 어떤 연구를 하든지 항상 어려움이 있기 마련인데 본인이 하는 연구에 대해 재미와 호기심을 가지고 노력한다면 그 어려움을 보다 쉽게 극복할 수 있을 것이라 생각합니다. 마지막으로 연구를 하면서 본인의 발전뿐만 아니라 같이 연구하는 선·후배 및 동료의 발전을 위해 이타적으로 연구하는 분위기를 만들면 연구실 분위기도 밝아지고 좋은 결과 또한 얻을 수 있다고 생각합니다.

5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

새로운 기능성을 갖는 생체유기고분자와 무기나노입자를 이용하여 다양한 질환의 치료에 응용해 볼 생각입니다. 또한 의료용으로 사용할 수 있는 새로운 생체 친화적인 고분자 물질을 개발 하고 이를 약물전달, 광역학치료, 생체의료기기 등에 응용하는 연구를 수행하고 있습니다. 더 나아가 인류에 기여할 수 있는 새로운 생명공학기술을 개발하는 엔지니어로써 평생 연구하는 것이 제 꿈 입니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들....

학부시절부터 오랜 시간 동안 연구를 지도해 주신 아버지 같은 나건 교수님과 공동연구를 수행하면서 많은 가르침을 주신 현택환 교수님께 깊은 감사 드립니다. 학문적으로 크게 영향을 주신 You Han Bae 교수님 (미국 유타대학교), 항상 즐겁게 공동연구를 수행하고 있는 동료이자 친구인 Daishun Ling (릉대순) 박사, 연구에 많은 도움을 주신 전용선 교수님 (인하대학교), 임현아 박사, 그 밖에 생체의료용 나노소재 연구실 (NBR) 식구들 및 본 연구에 참여한 모든 공동연구자들에게 감사를 표합니다. 마지막으로 부모님 (박상백, 김미애), 연구에 많은 도움을 줬을 뿐 아니라 오랫동안 연인으로 함께해준 박신정 박사, 저의 든든한 후원자 하느님께 감사의 마음을 전하고 싶습니다.