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한빛사 인터뷰
한빛사 인터뷰
- 등록2016-11-21
- 조회4,338
ACS Nano, Publication Date (Web): November 16, 2016, DOI: 10.1021/acsnano.6b05113
Gold-Nanoclustered Hyaluronan Nano-Assemblies for Photothermally Maneuvered Photodynamic Tumor Ablation
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
기존의 암 치료에 사용되고 있는 대표적인 치료법인 항암화학용법과 방사선요법 등은 우리 몸의 정상세포에도 영향을 미쳐 인체의 면역시스템을 망가뜨려 중·장기적으로 부작용이 발생할 가능성이 매우 높습니다. 따라서 이러한 부작용을 최소화하고 치료 효과를 극대화 하기 위해서, 빛, 온도, 자기장, 초음파 등의 외부 자극을 이용한 효과적인 약물 전달 시스템의 개발이 주목을 받고 있으며, 그 중에서도 피부 및 조직 투과력이 우수한 근적외선 영역을 기반으로 다양한 연구가 진행되고 있습니다. 대표적인 예로, 그래핀(graphene), 탄소나노튜브(carbon nanotube), 다양한 형상의 금 나노입자들을 이용한 광열치료 (photothermal therapy) 기반의 효과적인 항암치료를 위한 연구들이 활발히 이뤄지고 있습니다.
암을 효과적으로 사멸하기 위한 약물전달에 있어, 약물전달체는 많은 양의 약물을 효과적으로 담지하는 것도 중요하지만, 체내에 주입되었을 때 높은 안정성이 유지되어 담지 된 약물이 혈액에서 무분별하게 방출되는 것을 최소화하면서, 암 세포내에서만 특이적으로 그 구조가 붕괴되어 약물을 방출할 수 있는 연구가 필수적입니다. 따라서 이번 연구에서는 근적외선 빛을 이용하여 약물이 봉입된 나노입자의 약물 방출 거동을 효과적으로 제어하여 항암 효능을 극대화하는데 주안점을 둔 연구입니다. 저희는 아민(-NH2)기에 의해서 금 성장이 가능할 뿐만 아니라 성장된 금들이 무분별한 약물방출을 제어해줄 수 있는 장벽(barrier)로 작용할 것이라는 점에 착안하여, 간단한 화학적 개질을 통해, 나노입자 구조 내에 근적외선 영역의 파장을 가지는 금 나노입자를 도입하여 내부의 약물의 방출을 최소화하고 빛에 약물의 방출이 제어될 수 있도록 설계하였습니다. 특정 조건 하에서 나노입자에 형성된 금 나노입자가 성공적으로 근적외선 영역의 파장을 가지는 것을 확인하였고, 이러한 나노입자는 In vivo 종양동물모델을 대상으로한 체내 분포 실험에서도 우수한 입자 안정성을 보여주었습니다.
또한, 나노입자 내부에 담지하고 있는 약물인 광감각제(photosensitizer)의 활성을 나노입자에 성장된 금의 붕괴 여부를 통해 제어하여, 근적외선 빛을 쬐어주었을 때, 성장된 금들이 붕괴됨에 따라, 내부의 광감각제가 효과적으로 방출되는 것을 확인하였습니다. 종양동물모델을 대상으로 한, 항암치료효과 실험에서, 이러한 나노입자는 체내에 주입된 이후, 높은 안정성을 바탕으로 약물의 손실을 최소화하면서 높은 암표적성을 통해 암세포에 도달한 뒤, 근적외선 빛을 쬐어줌에 따라 일차적으로 광열효과로 인한 암세포 사멸 및 이차적으로 구조 붕괴에 따라 방출되는 광감각제의 활성산소종을 이용한 광역동치료(photodynamic therapy)를 통해 암세포를 완벽히 효과적으로 치료할 수 있음을 확인하였고, 치료 후 정상적으로 조직이 회복되었음을 관찰하였습니다. 향후, 근적외선 레이저가 투과할 수 있는 신체 내 암 치료에 효율적이고 안전하게 치료할 수 있는 나노의약품으로 사용 되어질 수 있으며, 이를 통해 암으로 인한 사망을 감소시킬 수 있을 것으로 기대됩니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.
제가 연구를 수행하고 있는 곳은 성균관대학교 화학공학과, 진단/치료용 고분자소재연구센터 소속의 생체의료용고분자 연구실로 박재형 교수님(성균관대학교 화학공학과 부교수) 지도하에 박사 후 연구원 5명, 대학원생, 학부 연구생 등을 포함해 총 20명 내외의 규모를 갖고 있습니다. 저희 연구실은 암, 당뇨병, 관절염, 동맥경화, 알츠하이머병, 뇌졸증 등을 포함한 여러 가지 난치성 질병의 진단 및 치료에 적용 가능한 생체재료, 약물전달시스템 및 분자영상 분야를 연구하고 있습니다. 연구 분야는 크게 치료용 나노의약품 (임상에서 주로 사용되는 저분자 의약품, 단백질 의약품 및 유전자 의약품을 이용하여 치료효과를 극대화시키고 부작용을 최소화 시킬 수 있는 기술) 와 진단용 나노의약품 (조기 진단을 목적으로 MRI, CT, US, Optical Imaging 등의 진단장비에 적용되는 조영제를 이용한 기술) 으로 나뉘어 있습니다. 또한, 최근에는 질병의 진단과 치료를 동시에 가능하게 하는 동시 진단/치료용 나노입자(Theranostic nanoparticle)를 대상으로 활발한 연구를 진행하고 있습니다.
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
연구를 계획하고, 데이터를 얻고, 얻은 결과를 가지고 논문을 작성하고 최종적으로 저널에 승인을 받기까지 너무나도 많은 노력과 정성이 필요합니다. 각 단계마다 부딪히는 문제점들을 슬기롭게 해결하기 위해서는 지도교수님뿐만 아니라 주변의 동료들과 의견교환을 성실히 하는 것이 매우 중요하다고 생각합니다. 저 같은 경우는 회의실, 실험실에서 진행되는 의견교환도 좋지만, 개인적으로 힘든 실험을 마치고 한잔 기울이는 자리에서 생각보다 쉽게 문제들이 해결되고 오늘 하루 열심히 실험한 것에 대한 자부심도 느끼곤 합니다. 또한, 연구를 새로 시작할 때, 지금 수행하고 있는 이 연구가 언젠가 반드시 필요로 되어 질 수 있다는 생각으로부터 보람을 느끼고 있습니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
저 역시 아직 많은 경험을 해야하는 위치이지만, 한 가지 감히 말씀드린다면 대학원 생활에 있어서 무엇보다도 마음가짐이 중요한 것 같습니다. 통합과정 기준으로 5년 이상 꾸준히 맡은 연구들을 진행하는 것이 결코 쉽지 않기 때문입니다. 중간중간 포기하고 싶을 때도 많고, 연구외적으로도 힘든 일이 있을 텐데, 그럴 때마다 대학원에 들어왔을 때 나의 초심이 무엇인지 되돌아보고, 마음에 다시 새길 수 있다면 길고 긴 대학원 생활을 알차게 보낼 수 있지 않을까 생각해봅니다. 대학원 진학 전이라면, 관심있는 분야의 실험실에서 학부연구생 생활을 많이 해보는 것도 아주 좋은 경험이 될 것 같습니다.
5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
부작용을 최소화하고 항암 효능을 극대화하기 위한 약물전달시스템 개발에 있어서 아직 연구 해야 할 부분이 많다고 생각합니다. 기존에 제가 연구해왔던 약물전달시스템에서 어떻게 하면 그 효능을 향상시킬 수 있을지, 아니면 전혀 새로운 시각에서 기존 방법들이 가졌던 문제점들을 해결할 수 있을지에 대해 여러 방안들을 다양한 방면으로 찾아보려고 합니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들....
저의 대학원 생활에 있어서 항상 많은 분들에게 도움을 받고 있습니다. 우선, 아낌없는 지원과 좋은 가르침으로 항상 저를 지도해주시는 박재형교수님께 감사드립니다. 그리고 아무것도 모르는 학부연구생 3학년이었던 저를 열심히 알려주셨던 사수 송이 누나와 정신적 지주 윤홍열 박사님, 멘토 최기영박사님에게도 너무 감사드립니다. 또한 연구함에 있어 많은 도움을 주었던 우리 실험실 동료분들에게도 감사의 인사를 전합니다. 마지막으로 공기 좋고 물 좋은 속초에서 열심히 저를 응원해주시는 부모님과 9년째 변함없는 저의 반쪽이자 곧 좋은 소식을 함께 할 이지수에게 사랑과 감사의 마음을 전합니다.
기존의 암 치료에 사용되고 있는 대표적인 치료법인 항암화학용법과 방사선요법 등은 우리 몸의 정상세포에도 영향을 미쳐 인체의 면역시스템을 망가뜨려 중·장기적으로 부작용이 발생할 가능성이 매우 높습니다. 따라서 이러한 부작용을 최소화하고 치료 효과를 극대화 하기 위해서, 빛, 온도, 자기장, 초음파 등의 외부 자극을 이용한 효과적인 약물 전달 시스템의 개발이 주목을 받고 있으며, 그 중에서도 피부 및 조직 투과력이 우수한 근적외선 영역을 기반으로 다양한 연구가 진행되고 있습니다. 대표적인 예로, 그래핀(graphene), 탄소나노튜브(carbon nanotube), 다양한 형상의 금 나노입자들을 이용한 광열치료 (photothermal therapy) 기반의 효과적인 항암치료를 위한 연구들이 활발히 이뤄지고 있습니다.
암을 효과적으로 사멸하기 위한 약물전달에 있어, 약물전달체는 많은 양의 약물을 효과적으로 담지하는 것도 중요하지만, 체내에 주입되었을 때 높은 안정성이 유지되어 담지 된 약물이 혈액에서 무분별하게 방출되는 것을 최소화하면서, 암 세포내에서만 특이적으로 그 구조가 붕괴되어 약물을 방출할 수 있는 연구가 필수적입니다. 따라서 이번 연구에서는 근적외선 빛을 이용하여 약물이 봉입된 나노입자의 약물 방출 거동을 효과적으로 제어하여 항암 효능을 극대화하는데 주안점을 둔 연구입니다. 저희는 아민(-NH2)기에 의해서 금 성장이 가능할 뿐만 아니라 성장된 금들이 무분별한 약물방출을 제어해줄 수 있는 장벽(barrier)로 작용할 것이라는 점에 착안하여, 간단한 화학적 개질을 통해, 나노입자 구조 내에 근적외선 영역의 파장을 가지는 금 나노입자를 도입하여 내부의 약물의 방출을 최소화하고 빛에 약물의 방출이 제어될 수 있도록 설계하였습니다. 특정 조건 하에서 나노입자에 형성된 금 나노입자가 성공적으로 근적외선 영역의 파장을 가지는 것을 확인하였고, 이러한 나노입자는 In vivo 종양동물모델을 대상으로한 체내 분포 실험에서도 우수한 입자 안정성을 보여주었습니다.
또한, 나노입자 내부에 담지하고 있는 약물인 광감각제(photosensitizer)의 활성을 나노입자에 성장된 금의 붕괴 여부를 통해 제어하여, 근적외선 빛을 쬐어주었을 때, 성장된 금들이 붕괴됨에 따라, 내부의 광감각제가 효과적으로 방출되는 것을 확인하였습니다. 종양동물모델을 대상으로 한, 항암치료효과 실험에서, 이러한 나노입자는 체내에 주입된 이후, 높은 안정성을 바탕으로 약물의 손실을 최소화하면서 높은 암표적성을 통해 암세포에 도달한 뒤, 근적외선 빛을 쬐어줌에 따라 일차적으로 광열효과로 인한 암세포 사멸 및 이차적으로 구조 붕괴에 따라 방출되는 광감각제의 활성산소종을 이용한 광역동치료(photodynamic therapy)를 통해 암세포를 완벽히 효과적으로 치료할 수 있음을 확인하였고, 치료 후 정상적으로 조직이 회복되었음을 관찰하였습니다. 향후, 근적외선 레이저가 투과할 수 있는 신체 내 암 치료에 효율적이고 안전하게 치료할 수 있는 나노의약품으로 사용 되어질 수 있으며, 이를 통해 암으로 인한 사망을 감소시킬 수 있을 것으로 기대됩니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.
제가 연구를 수행하고 있는 곳은 성균관대학교 화학공학과, 진단/치료용 고분자소재연구센터 소속의 생체의료용고분자 연구실로 박재형 교수님(성균관대학교 화학공학과 부교수) 지도하에 박사 후 연구원 5명, 대학원생, 학부 연구생 등을 포함해 총 20명 내외의 규모를 갖고 있습니다. 저희 연구실은 암, 당뇨병, 관절염, 동맥경화, 알츠하이머병, 뇌졸증 등을 포함한 여러 가지 난치성 질병의 진단 및 치료에 적용 가능한 생체재료, 약물전달시스템 및 분자영상 분야를 연구하고 있습니다. 연구 분야는 크게 치료용 나노의약품 (임상에서 주로 사용되는 저분자 의약품, 단백질 의약품 및 유전자 의약품을 이용하여 치료효과를 극대화시키고 부작용을 최소화 시킬 수 있는 기술) 와 진단용 나노의약품 (조기 진단을 목적으로 MRI, CT, US, Optical Imaging 등의 진단장비에 적용되는 조영제를 이용한 기술) 으로 나뉘어 있습니다. 또한, 최근에는 질병의 진단과 치료를 동시에 가능하게 하는 동시 진단/치료용 나노입자(Theranostic nanoparticle)를 대상으로 활발한 연구를 진행하고 있습니다.
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
연구를 계획하고, 데이터를 얻고, 얻은 결과를 가지고 논문을 작성하고 최종적으로 저널에 승인을 받기까지 너무나도 많은 노력과 정성이 필요합니다. 각 단계마다 부딪히는 문제점들을 슬기롭게 해결하기 위해서는 지도교수님뿐만 아니라 주변의 동료들과 의견교환을 성실히 하는 것이 매우 중요하다고 생각합니다. 저 같은 경우는 회의실, 실험실에서 진행되는 의견교환도 좋지만, 개인적으로 힘든 실험을 마치고 한잔 기울이는 자리에서 생각보다 쉽게 문제들이 해결되고 오늘 하루 열심히 실험한 것에 대한 자부심도 느끼곤 합니다. 또한, 연구를 새로 시작할 때, 지금 수행하고 있는 이 연구가 언젠가 반드시 필요로 되어 질 수 있다는 생각으로부터 보람을 느끼고 있습니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
저 역시 아직 많은 경험을 해야하는 위치이지만, 한 가지 감히 말씀드린다면 대학원 생활에 있어서 무엇보다도 마음가짐이 중요한 것 같습니다. 통합과정 기준으로 5년 이상 꾸준히 맡은 연구들을 진행하는 것이 결코 쉽지 않기 때문입니다. 중간중간 포기하고 싶을 때도 많고, 연구외적으로도 힘든 일이 있을 텐데, 그럴 때마다 대학원에 들어왔을 때 나의 초심이 무엇인지 되돌아보고, 마음에 다시 새길 수 있다면 길고 긴 대학원 생활을 알차게 보낼 수 있지 않을까 생각해봅니다. 대학원 진학 전이라면, 관심있는 분야의 실험실에서 학부연구생 생활을 많이 해보는 것도 아주 좋은 경험이 될 것 같습니다.
5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
부작용을 최소화하고 항암 효능을 극대화하기 위한 약물전달시스템 개발에 있어서 아직 연구 해야 할 부분이 많다고 생각합니다. 기존에 제가 연구해왔던 약물전달시스템에서 어떻게 하면 그 효능을 향상시킬 수 있을지, 아니면 전혀 새로운 시각에서 기존 방법들이 가졌던 문제점들을 해결할 수 있을지에 대해 여러 방안들을 다양한 방면으로 찾아보려고 합니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들....
저의 대학원 생활에 있어서 항상 많은 분들에게 도움을 받고 있습니다. 우선, 아낌없는 지원과 좋은 가르침으로 항상 저를 지도해주시는 박재형교수님께 감사드립니다. 그리고 아무것도 모르는 학부연구생 3학년이었던 저를 열심히 알려주셨던 사수 송이 누나와 정신적 지주 윤홍열 박사님, 멘토 최기영박사님에게도 너무 감사드립니다. 또한 연구함에 있어 많은 도움을 주었던 우리 실험실 동료분들에게도 감사의 인사를 전합니다. 마지막으로 공기 좋고 물 좋은 속초에서 열심히 저를 응원해주시는 부모님과 9년째 변함없는 저의 반쪽이자 곧 좋은 소식을 함께 할 이지수에게 사랑과 감사의 마음을 전합니다.
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