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한빛사 인터뷰
한빛사 인터뷰
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- 등록2014-12-22
- 조회7,731
Nat. Commun., Published 05 December 2014, 5, Article number: 5633 | doi:10.1038/ncomms6633
Direct cellular delivery of human proteasomes to delay tau aggregation
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
아밀로이드 베타에 대한 알츠하이머 치료제들의 3상 임상이 기대와 다른 결과로 이어지면서, 알츠하이머 질병의 대표적인 병인 단백질인 타우의 과인산화 과정 또는 응집체 형성을 억제하는 억제제들을 소개하는 연구사례들이 증가하는 추세에 있습니다. 임상 보고에 의하면, 알츠하이머 환자의 뇌 신경세포 내 프로테아좀(proteasome) 활성이 현저히 떨어져 있고 이것이 신경세포의 사멸과 연관이 있다고 합니다. 또한 신경세포 내 타우 응집체의 형성은 프로테아좀 활성을 저해하는 원인이 되기도 합니다.
이 연구는 세포 내 프로테아좀 활성을 회복시켜 타우의 분해 및 응집체 형성 억제에 도움을 줄 것이라는 예상을 증명하기 위해 표면 가공 처리된 다공성 실리카 나노입자를 이용한 약물전달을 채택하여 정제된 활성 프로테아좀을 타우 단백질 과발현 세포 내 전달하는 새로운 시도를 수행하게 되었고, 이는 잘못된 타우 단백질의 분해를 유도하고 응집체 형성 지연이라는 결과를 이끌어 냄으로써 타우 단백질을 대상으로 하는 치료법에 새로운 가능성을 제시하였고, 아울러 프로테아좀과 같은 생리활성 거대분자를 세포 내로 도입시키는 것이 가능하다는 것을 입증하여 Nature Communications를 통해 소개가 되었습니다. 알츠하이머 질병뿐만 아니라 프로테아좀 활성 저하와 연관되어 있는 암이나 대사성 질환에서도 프로테아좀 항상성은 필수 세포 대사이기 때문에 활성 유지 또는 조절 가능한 약의 개발이 꾸준히 이어져 올 것으로 예상되고, 뇌혈액장벽을 통과하여 기능성 단백질 또는 화학물질을 약으로서 전달하는 나노입자의 지속적인 개발과 함께 제약산업 측면에서 가치효용성이 높아질 것으로 전망됩니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.
이 연구는 경희대학교 응용화학과 이민재 교수님과 서울대학교 화학과 민달희 교수님과의 공동연구로 진행이 되었습니다. 제가 속한 경희대학교 응용생화학 실험실(https://sites.google.com/site/upsbiochem/home)은 이민재 교수님의 열정적인 지도하에 이정훈 연구교수님과 5명의 석∙박사 학생들이 유기적으로 팀을 이루어 즐겁게 연구수행을 하고 있습니다. 실험실 고유의 독창적인 프로테아좀 정제 시스템과 단백질 분해 기작을 생화학적으로 연구할 수 있는 다양한 in vitro 및 세포 모델을 구축하여 프로테아좀의 기능과 활성 조절을 이해함과 동시에 유비퀴틴-프로테아좀 시스템의 생리학적 기능과 신경 퇴행성 질환 그리고 다양한 암 질환 연관 독성 단백질들과의 상호 작용을 연구하여 치료에 적용 가능한 기술 개발과 small molecule 억제제를 발굴하고 있습니다. 이러한 내용으로 수준 높은 연구결과들을 꾸준히 발표하고 있으며, 감히 프로테아좀 연구에 관한 한 국내 정상급, 그리고 세계적 수준의 노하우를 갖고 있는 진취적이고 역동적인 연구실이라고 자부합니다.
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
이번 연구는 다학제적 융합연구의 성격으로 여러 교수님들과 박사 선생님들의 도움 덕분에 연구가 잘 마무리 되고 좋은 성과로 이어질 수 있었다고 생각합니다. 함께 지혜와 경험을 모아서 더욱 더 좋은 내용으로 연구가 완성이 되어가는 값진 경험을 할 수 있었습니다. 여러 해 동안 연구활동을 해오면서 느끼지만, 다양한 분야에서 열심히 활동하시는 실력 있고 좋은 분들이 너무나도 많습니다. 그런 분들을 알아 나가고 함께 교류하며 연구할 수 있는 것이 저에게는 이 분야 일을 하면서 느끼는 보람입니다. 이번 연구를 통해서도 좋은 분들과 함께 연구를 수행하면서 많이 배울 수 있었고, 함께 했던 시간들이 저에겐 소중했습니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학 준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
저는 경력이 적고 미천한 자라 후배님들에게 도움이 될 마땅한 말씀을 드리기가 쉽지 않네요. 너무나 뻔한 말 같아서 미안하지만, 그저 앞으로 해야 할 자기의 일을 사랑하시고, 로마가 하루 아침에 이루어지지 않았듯이 성실히 열심으로 하시면 크던 작던 만족스러운 결과가 있을 겁니다. 고통이라 쓰고 즐거움이라 읽는 마음자세를 후배님들께 부탁 드려 봅니다.
5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
현재 저는 응용화학과 박사과정 학생으로서 열심히 배우는 과정 중에 있습니다. 합리적 수준의 화학적 접근과 응용을 통하여 생체 내 중요기능을 담당하는 단백질의 대사과정에 유비퀴틴-프로테아좀 시스템이 미치는 영향과 특정 생체현상과 연관하여 프로테아좀이 가지는 생리학적 의미를 증명하고 확장시켜 나가는데 노력을 기울여 나갈 계획입니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들....
먼저 이번 우리 연구가 프로테아좀의 생리학적 기능, 알츠하이머 치료법, 그리고 약물전달 체계를 연구하는 다른 연구자들에게 소중한 자료로서 도움이 되길 바랍니다. 이 연구를 위해 가장 많은 고민, 시간과 노력을 기울여 주신 이민재 교수님께 감사의 말씀을 올립니다. 여러모로 부족한 저를 위해 아낌없는 격려와 배려, 믿음을 보내주셔서 교수님께 존경의 마음을 담아 감사의 말씀을 올립니다. 아울러 공동연구에 큰 도움 주신 민달희 교수님과 나희경 박사님, 김윤경 박사님 그리고 여러모로 도움 주신 많은 분들께 머리 숙여 깊은 감사의 말씀을 올립니다. 가족 같은 우리 실험실 동료들, 이 연구를 위해 함께 노력해주신 이정훈 박사님, 원훈, 승균, Yanxialei, 지현이에게 고마움을 전하고, 알게 모르게 많은 도움을 준 인영이게도 깊은 감사를 드립니다. 마지막으로 늘 헌신적으로 응원해주시는 사랑하는 부모님께도 감사의 말씀 올립니다.
아밀로이드 베타에 대한 알츠하이머 치료제들의 3상 임상이 기대와 다른 결과로 이어지면서, 알츠하이머 질병의 대표적인 병인 단백질인 타우의 과인산화 과정 또는 응집체 형성을 억제하는 억제제들을 소개하는 연구사례들이 증가하는 추세에 있습니다. 임상 보고에 의하면, 알츠하이머 환자의 뇌 신경세포 내 프로테아좀(proteasome) 활성이 현저히 떨어져 있고 이것이 신경세포의 사멸과 연관이 있다고 합니다. 또한 신경세포 내 타우 응집체의 형성은 프로테아좀 활성을 저해하는 원인이 되기도 합니다.
이 연구는 세포 내 프로테아좀 활성을 회복시켜 타우의 분해 및 응집체 형성 억제에 도움을 줄 것이라는 예상을 증명하기 위해 표면 가공 처리된 다공성 실리카 나노입자를 이용한 약물전달을 채택하여 정제된 활성 프로테아좀을 타우 단백질 과발현 세포 내 전달하는 새로운 시도를 수행하게 되었고, 이는 잘못된 타우 단백질의 분해를 유도하고 응집체 형성 지연이라는 결과를 이끌어 냄으로써 타우 단백질을 대상으로 하는 치료법에 새로운 가능성을 제시하였고, 아울러 프로테아좀과 같은 생리활성 거대분자를 세포 내로 도입시키는 것이 가능하다는 것을 입증하여 Nature Communications를 통해 소개가 되었습니다. 알츠하이머 질병뿐만 아니라 프로테아좀 활성 저하와 연관되어 있는 암이나 대사성 질환에서도 프로테아좀 항상성은 필수 세포 대사이기 때문에 활성 유지 또는 조절 가능한 약의 개발이 꾸준히 이어져 올 것으로 예상되고, 뇌혈액장벽을 통과하여 기능성 단백질 또는 화학물질을 약으로서 전달하는 나노입자의 지속적인 개발과 함께 제약산업 측면에서 가치효용성이 높아질 것으로 전망됩니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.
이 연구는 경희대학교 응용화학과 이민재 교수님과 서울대학교 화학과 민달희 교수님과의 공동연구로 진행이 되었습니다. 제가 속한 경희대학교 응용생화학 실험실(https://sites.google.com/site/upsbiochem/home)은 이민재 교수님의 열정적인 지도하에 이정훈 연구교수님과 5명의 석∙박사 학생들이 유기적으로 팀을 이루어 즐겁게 연구수행을 하고 있습니다. 실험실 고유의 독창적인 프로테아좀 정제 시스템과 단백질 분해 기작을 생화학적으로 연구할 수 있는 다양한 in vitro 및 세포 모델을 구축하여 프로테아좀의 기능과 활성 조절을 이해함과 동시에 유비퀴틴-프로테아좀 시스템의 생리학적 기능과 신경 퇴행성 질환 그리고 다양한 암 질환 연관 독성 단백질들과의 상호 작용을 연구하여 치료에 적용 가능한 기술 개발과 small molecule 억제제를 발굴하고 있습니다. 이러한 내용으로 수준 높은 연구결과들을 꾸준히 발표하고 있으며, 감히 프로테아좀 연구에 관한 한 국내 정상급, 그리고 세계적 수준의 노하우를 갖고 있는 진취적이고 역동적인 연구실이라고 자부합니다.
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
이번 연구는 다학제적 융합연구의 성격으로 여러 교수님들과 박사 선생님들의 도움 덕분에 연구가 잘 마무리 되고 좋은 성과로 이어질 수 있었다고 생각합니다. 함께 지혜와 경험을 모아서 더욱 더 좋은 내용으로 연구가 완성이 되어가는 값진 경험을 할 수 있었습니다. 여러 해 동안 연구활동을 해오면서 느끼지만, 다양한 분야에서 열심히 활동하시는 실력 있고 좋은 분들이 너무나도 많습니다. 그런 분들을 알아 나가고 함께 교류하며 연구할 수 있는 것이 저에게는 이 분야 일을 하면서 느끼는 보람입니다. 이번 연구를 통해서도 좋은 분들과 함께 연구를 수행하면서 많이 배울 수 있었고, 함께 했던 시간들이 저에겐 소중했습니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학 준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
저는 경력이 적고 미천한 자라 후배님들에게 도움이 될 마땅한 말씀을 드리기가 쉽지 않네요. 너무나 뻔한 말 같아서 미안하지만, 그저 앞으로 해야 할 자기의 일을 사랑하시고, 로마가 하루 아침에 이루어지지 않았듯이 성실히 열심으로 하시면 크던 작던 만족스러운 결과가 있을 겁니다. 고통이라 쓰고 즐거움이라 읽는 마음자세를 후배님들께 부탁 드려 봅니다.
5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
현재 저는 응용화학과 박사과정 학생으로서 열심히 배우는 과정 중에 있습니다. 합리적 수준의 화학적 접근과 응용을 통하여 생체 내 중요기능을 담당하는 단백질의 대사과정에 유비퀴틴-프로테아좀 시스템이 미치는 영향과 특정 생체현상과 연관하여 프로테아좀이 가지는 생리학적 의미를 증명하고 확장시켜 나가는데 노력을 기울여 나갈 계획입니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들....
먼저 이번 우리 연구가 프로테아좀의 생리학적 기능, 알츠하이머 치료법, 그리고 약물전달 체계를 연구하는 다른 연구자들에게 소중한 자료로서 도움이 되길 바랍니다. 이 연구를 위해 가장 많은 고민, 시간과 노력을 기울여 주신 이민재 교수님께 감사의 말씀을 올립니다. 여러모로 부족한 저를 위해 아낌없는 격려와 배려, 믿음을 보내주셔서 교수님께 존경의 마음을 담아 감사의 말씀을 올립니다. 아울러 공동연구에 큰 도움 주신 민달희 교수님과 나희경 박사님, 김윤경 박사님 그리고 여러모로 도움 주신 많은 분들께 머리 숙여 깊은 감사의 말씀을 올립니다. 가족 같은 우리 실험실 동료들, 이 연구를 위해 함께 노력해주신 이정훈 박사님, 원훈, 승균, Yanxialei, 지현이에게 고마움을 전하고, 알게 모르게 많은 도움을 준 인영이게도 깊은 감사를 드립니다. 마지막으로 늘 헌신적으로 응원해주시는 사랑하는 부모님께도 감사의 말씀 올립니다.
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