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한빛사 인터뷰
한빛사 인터뷰
- 등록2018-08-16
- 조회5,059
ACS Nano, Publication Date (Web): July 27, 2018 | DOI: 10.1021/acsnano.8b04533
Sprayable Adhesive Nanotherapeutics: Mussel-Protein-Based Nanoparticles for Highly Efficient Locoregional Cancer Therapy
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
일반적으로 암 치료를 위하여 외과적 수술을 통해 1차적으로 종양을 제거한 뒤, 암의 재발 및 전이를 막기 위해 약물치료가 진행되고 있습니다. 약물치료의 효과를 증진시키고 정상세포의 부작용을 최소화하기 위하여 나노입자기반의 약물전달체에 대한 연구가 많이 이루어지고 있으며, 대부분의 나노입자들은 일반조직보다 암 조직에서 쉽게 축적된다는 Enhanced permeability and retention (EPR) 효과를 기반으로 정맥주사를 통해 전신적으로 투여되고 있습니다.
하지만 이러한 수동적 표적지향은 동물 암 모델에서는 우수한 효능을 보이고 있으나, 임상에서는 나노입자 투여량의 0.7%만이 종양 부분에 들어가기 때문에 과량의 약물을 장기간 투여해야하며, 이에 따른 전신독성의 위험성이 있습니다. 국소적 약물전달시스템은 약물을 병변 부위에 직접 투여하여 약물전달 효율을 높일 수 있고 전신독성과 같은 전신적 약물전달의 단점을 극복할 수 있습니다.
스프레이를 이용한 국소적 약물전달 시스템은 약물을 원하는 적용 부위에 분사해서 투여하는 방법으로, 빠른 약물 흡수가 가능하고, 간이나 신장 등에서의 약물 분해를 피할 수 있어 치료효과를 극대화할 수 있으며, 전신 독성의 위험성이 없다는 장점이 있습니다. 하지만 스프레이를 이용할 시 나노입자의 낮은 분산성으로 인해 균등한 표면 도포가 어렵거나, 혹은 체액에 의해 분사 부위에서 쉽게 이탈할 수 있어 충분한 전달 효율을 얻지 못하는 등 다양한 문제점이 있습니다.
이번 연구에서는 우수한 생체적합성, 생분해성 및 수중접착력을 가진 홍합 유래의 단백질을 이용하여 간편한 스프레이 방식으로 국소적 약물전달이 가능한 나노항암제를 개발하였습니다. 나노입자의 금속-카테콜 가교로 인한 물리적 안정성에 의해 스프레이 적용시, 충분한 분산 안정성을 유지하고 균등한 도포가 가능했으며, 부가적인 표면개질화 과정이 필요없이 나노입자 자체로 접착력을 가지고 있어 약물의 체류성을 높이고 투여 부위에서의 약물 흡수율을 증대시켜 효과적인 항암효과를 유도하였습니다. 이번 연구를 기반으로 본 나노입자를 이용하여 내시경, 복강경, 카테터 등 다양한 의료용 스프레이에 적용하여 피부, 기관지, 위장 등 다양한 부위의 치료에 활용할 수 있을 것으로 기대됩니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.
저는 포항공과대학교 화학공학과 분자생명공학 연구실 (MAGIC Lab.)에서 연구를 진행하고 있습니다. 저희 연구실에서는 주로 유전자재조합 기술을 기반으로 홍합, 말미잘, 진주조개와 같은 해양생명체의 특성을 이용한 생체의료용 소재를 개발하고 응용하는 연구를 수행하고 있습니다. 자연에서 추출하기 힘든 생체소재들을 대장균 발현 시스템을 통하여 대량으로 생산할 수 있는 시스템을 갖추고, 이를 통해 다양한 고부가가치 생체소재 및 상용화를 위한 기술들을 개발하고 있습니다. 이번 연구 결과는 해양수산부가 지원하는 <해양수산생명공학 R&D> 사업 중 "해양 섬유복합소재 및 바이오플라스틱소재 기술개발" 과제의 지원을 받아 수행되었습니다.
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
학부과정에서는 이론 공부만 하다가 대학원에 진학하여 연구활동을 하게 되면서 직접 실험을 통해 생체재료의 응용가능성을 확인할 수 있다는 점에서 많은 재미와 보람을 느꼈습니다. 특히 이번 연구에서 홍합단백질 기반의 접착성 나노입자가 스프레이를 통해 간편하게 생체 조직에 도포가능하고, 특유의 접착력을 통해 약물체류성이 증가되고 우수한 국소적 항암효과를 확인하면서 의료용 소재로서의 가능성을 보여 자부심도 많이 갖게 되었습니다. 스프레이형 접착성 나노입자는 홍합접착단백질이라는 원천 생체재료를 기반으로 개발되었으므로, 소재를 처음 개발하시고 늘 활발하게 디스커션을 해주시는 교수님과 연구실 선배님들께 감사드립니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
제가 연구하고 있는 생체재료기반의 의료용 소재 개발 분야의 경우, 흔히 접하는 생명체에서 영감을 얻어 신소재를 개발한다는 점이 매우 흥미롭고 매력적인 분야입니다. 하지만 연구가 늘 원하는 대로만 흘러가는 것이 아니기 때문에 막막하기도 하고 불안함과 초조함을 느끼게 될 수 있습니다. 그럴수록 연구에 너무 매진만 하려하기 보다는 적절한 휴식을 취하는 것이 매우 중요한 일이라 생각됩니다. 또한, 자신을 믿고 지향점을 향해 꿋꿋하게 나아간다면 논문이라는 값진 보상과 함께 연구자로서 성장한 자신을 발견할 수 있을 것이며, 보람차고 뜻 깊은 학위과정임을 느끼실 수 있을 거라 생각합니다.
5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
본 연구에서는 접착성 나노입자를 기반으로 스프레이를 이용하여 국소적으로 약물을 전달하는 나노항암제로서의 활용을 다루었습니다. 이번 연구에서는 일반적인 스프레이를 이용하였다면, 앞으로는 내시경, 복강경, 카테터 등 스프레이 유형에 따라 다양한 암에 적용할 수 있는 응용 방안을 모색할 계획입니다. 또한, 약물뿐 아니라 유전자, 펩타이드, 혹은 광열치료제 등 다양한 치료제들을 전달할 수 있는 국소전달용 복합나노소재를 개발하는 연구를 수행할 것입니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들....
먼저 제가 연구자로 성장할 수 있도록 지도해주시고 아낌없이 지원해주시는 차형준 교수님께 감사드립니다. 저에게 좋은 소재와 깊은 조언을 해주신 김범진 박사님, 연구자로서 필요한 다양한 기술들을 가르쳐주시고 수많은 디스커션과 조언을 해주신 조윤기 박사님 감사드립니다. 또한, 이번 연구에 도움을 주신 주계일 박사님과 양병선 박사님께도 감사드립니다. 즐거운 대학원 생활을 지낼 수 있게 해준 연구실 사람들과 응원해주는 친구들에게도 감사드립니다. 늘 제 학위과정을 응원해주시는 할머니, 할아버지, 이모, 엄마, 아빠에게 감사드리며, 경험을 통한 깊은 조언을 해주는 오빠에게도 감사의 말을 전합니다. 마지막으로 나에게 늘 든든한 버팀목이 되어주고 항상 웃을 수 있게 해주는 남자친구 윤기오빠에게 진심으로 고맙습니다. 앞으로도 다같이 승승장구하는 나날들이 되었으면 좋겠습니다.
일반적으로 암 치료를 위하여 외과적 수술을 통해 1차적으로 종양을 제거한 뒤, 암의 재발 및 전이를 막기 위해 약물치료가 진행되고 있습니다. 약물치료의 효과를 증진시키고 정상세포의 부작용을 최소화하기 위하여 나노입자기반의 약물전달체에 대한 연구가 많이 이루어지고 있으며, 대부분의 나노입자들은 일반조직보다 암 조직에서 쉽게 축적된다는 Enhanced permeability and retention (EPR) 효과를 기반으로 정맥주사를 통해 전신적으로 투여되고 있습니다.
하지만 이러한 수동적 표적지향은 동물 암 모델에서는 우수한 효능을 보이고 있으나, 임상에서는 나노입자 투여량의 0.7%만이 종양 부분에 들어가기 때문에 과량의 약물을 장기간 투여해야하며, 이에 따른 전신독성의 위험성이 있습니다. 국소적 약물전달시스템은 약물을 병변 부위에 직접 투여하여 약물전달 효율을 높일 수 있고 전신독성과 같은 전신적 약물전달의 단점을 극복할 수 있습니다.
스프레이를 이용한 국소적 약물전달 시스템은 약물을 원하는 적용 부위에 분사해서 투여하는 방법으로, 빠른 약물 흡수가 가능하고, 간이나 신장 등에서의 약물 분해를 피할 수 있어 치료효과를 극대화할 수 있으며, 전신 독성의 위험성이 없다는 장점이 있습니다. 하지만 스프레이를 이용할 시 나노입자의 낮은 분산성으로 인해 균등한 표면 도포가 어렵거나, 혹은 체액에 의해 분사 부위에서 쉽게 이탈할 수 있어 충분한 전달 효율을 얻지 못하는 등 다양한 문제점이 있습니다.
이번 연구에서는 우수한 생체적합성, 생분해성 및 수중접착력을 가진 홍합 유래의 단백질을 이용하여 간편한 스프레이 방식으로 국소적 약물전달이 가능한 나노항암제를 개발하였습니다. 나노입자의 금속-카테콜 가교로 인한 물리적 안정성에 의해 스프레이 적용시, 충분한 분산 안정성을 유지하고 균등한 도포가 가능했으며, 부가적인 표면개질화 과정이 필요없이 나노입자 자체로 접착력을 가지고 있어 약물의 체류성을 높이고 투여 부위에서의 약물 흡수율을 증대시켜 효과적인 항암효과를 유도하였습니다. 이번 연구를 기반으로 본 나노입자를 이용하여 내시경, 복강경, 카테터 등 다양한 의료용 스프레이에 적용하여 피부, 기관지, 위장 등 다양한 부위의 치료에 활용할 수 있을 것으로 기대됩니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.
저는 포항공과대학교 화학공학과 분자생명공학 연구실 (MAGIC Lab.)에서 연구를 진행하고 있습니다. 저희 연구실에서는 주로 유전자재조합 기술을 기반으로 홍합, 말미잘, 진주조개와 같은 해양생명체의 특성을 이용한 생체의료용 소재를 개발하고 응용하는 연구를 수행하고 있습니다. 자연에서 추출하기 힘든 생체소재들을 대장균 발현 시스템을 통하여 대량으로 생산할 수 있는 시스템을 갖추고, 이를 통해 다양한 고부가가치 생체소재 및 상용화를 위한 기술들을 개발하고 있습니다. 이번 연구 결과는 해양수산부가 지원하는 <해양수산생명공학 R&D> 사업 중 "해양 섬유복합소재 및 바이오플라스틱소재 기술개발" 과제의 지원을 받아 수행되었습니다.
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
학부과정에서는 이론 공부만 하다가 대학원에 진학하여 연구활동을 하게 되면서 직접 실험을 통해 생체재료의 응용가능성을 확인할 수 있다는 점에서 많은 재미와 보람을 느꼈습니다. 특히 이번 연구에서 홍합단백질 기반의 접착성 나노입자가 스프레이를 통해 간편하게 생체 조직에 도포가능하고, 특유의 접착력을 통해 약물체류성이 증가되고 우수한 국소적 항암효과를 확인하면서 의료용 소재로서의 가능성을 보여 자부심도 많이 갖게 되었습니다. 스프레이형 접착성 나노입자는 홍합접착단백질이라는 원천 생체재료를 기반으로 개발되었으므로, 소재를 처음 개발하시고 늘 활발하게 디스커션을 해주시는 교수님과 연구실 선배님들께 감사드립니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
제가 연구하고 있는 생체재료기반의 의료용 소재 개발 분야의 경우, 흔히 접하는 생명체에서 영감을 얻어 신소재를 개발한다는 점이 매우 흥미롭고 매력적인 분야입니다. 하지만 연구가 늘 원하는 대로만 흘러가는 것이 아니기 때문에 막막하기도 하고 불안함과 초조함을 느끼게 될 수 있습니다. 그럴수록 연구에 너무 매진만 하려하기 보다는 적절한 휴식을 취하는 것이 매우 중요한 일이라 생각됩니다. 또한, 자신을 믿고 지향점을 향해 꿋꿋하게 나아간다면 논문이라는 값진 보상과 함께 연구자로서 성장한 자신을 발견할 수 있을 것이며, 보람차고 뜻 깊은 학위과정임을 느끼실 수 있을 거라 생각합니다.
5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
본 연구에서는 접착성 나노입자를 기반으로 스프레이를 이용하여 국소적으로 약물을 전달하는 나노항암제로서의 활용을 다루었습니다. 이번 연구에서는 일반적인 스프레이를 이용하였다면, 앞으로는 내시경, 복강경, 카테터 등 스프레이 유형에 따라 다양한 암에 적용할 수 있는 응용 방안을 모색할 계획입니다. 또한, 약물뿐 아니라 유전자, 펩타이드, 혹은 광열치료제 등 다양한 치료제들을 전달할 수 있는 국소전달용 복합나노소재를 개발하는 연구를 수행할 것입니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들....
먼저 제가 연구자로 성장할 수 있도록 지도해주시고 아낌없이 지원해주시는 차형준 교수님께 감사드립니다. 저에게 좋은 소재와 깊은 조언을 해주신 김범진 박사님, 연구자로서 필요한 다양한 기술들을 가르쳐주시고 수많은 디스커션과 조언을 해주신 조윤기 박사님 감사드립니다. 또한, 이번 연구에 도움을 주신 주계일 박사님과 양병선 박사님께도 감사드립니다. 즐거운 대학원 생활을 지낼 수 있게 해준 연구실 사람들과 응원해주는 친구들에게도 감사드립니다. 늘 제 학위과정을 응원해주시는 할머니, 할아버지, 이모, 엄마, 아빠에게 감사드리며, 경험을 통한 깊은 조언을 해주는 오빠에게도 감사의 말을 전합니다. 마지막으로 나에게 늘 든든한 버팀목이 되어주고 항상 웃을 수 있게 해주는 남자친구 윤기오빠에게 진심으로 고맙습니다. 앞으로도 다같이 승승장구하는 나날들이 되었으면 좋겠습니다.
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