한빛사 인터뷰
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
생명공학 분야에 종사하는 사람이라면 한 번쯤은 들어보셨을 ‘세렌디피티(Serendipity)’라는 단어를 시작으로 저의 연구관련 분야를 소개하고자 합니다. 18세기 영국의 한 문필가가 만든 이 단어는 우연한 행운 혹은 예기치 못한 계기가 중대한 발견이나 발명으로 이루어질 때 주로 사용합니다. 예를 들어, 인플루엔자 바이러스 연구 도중 배지에 우연히 자란 푸른 곰팡이 주변 포도상구균의 성장이 억제되는 현상을 통해 발견된 페니실린이 대표적입니다. 페니실린을 시작으로 이후에 개발된 여러 항생제들은 인류의 기대수명을 비약적으로 연장시키는데 지대한 공헌을 한 것으로 평가받고 있습니다.
이렇게 항생제 개발은 백신과 더불어 감염병 치료를 위해 필수적이며, 최근 세계화에 따라 감염병의 전파 속도는 점차 빨라지고 있습니다. 또한, COVID-19과 같은 감염병에 대한 대응책 마련의 중요성은 현재를 살아가는 전 세계 어느 사람도 공감하지 않을 수 없을 것입니다.
또한, 항생제 치료는 항생제 내성균의 증가로 다양한 감염병의 치료 효율이 낮아졌을 뿐만 아니라, 날이 갈수록 항생제 내성 문제는 더욱 심각해지고 있습니다. 어떠한 항생제에도 제어되지 않는 다제내성균 혹은 슈퍼 박테리아의 출현으로 인류는 또 다른 Pandemic을 맞이할지도 모르는 위협에 노출되어 있습니다.
특히, 2014년 영국 정부의 요청으로 시작되어 2016년에 최종적으로 발간된 Jim O’Neil의 일련의 보고서에 따르면 “2050년에는 항생제 내성균으로 인한 사망자가 연간 약 1,000만 명에 이를 것이며, 이 수치는 암 발생으로 인한 모든 사망자의 합 보다 더 많은 인류가 항생제 내성균으로 죽을 수 있다”는 대재앙을 예측하기도 했습니다. 이에 따라 국제적인 대응책 마련과 협력 추진 방향을 설정하는 등 항생제 내성균에 대항할 연구의 중요성은 점차 증가하고 있는 실정입니다. 이에 따라, 항생제 내성균의 만연으로 인하여, 치료에 난항을 겪고 있는 과제를 해결하고자 연구를 진행하였습니다.
헬리코박터 파일로리(이하 H. pylori)는 사람 및 동물 등의 위장에 사는 나선형의 미호기성 그람 음성(Gram-negative) 균으로써, 전세계 인구의 약 50% 이상이 감염되어 있다고 알려져 있습니다. 1983년 로빈 워렌(J. Robin Warren)과 배리 마셜(Barry J. Marshall)에 의해 발견되기 이전에는 위장관 내 강한 산성 조건 때문에 세균이 살 수 없을 거라고 여겨졌습니다. 하지만 H. pylori의 경우에는 Urease의 효소작용을 통해, 위 점액 중의 요소(Urea)를 암모니아와 이산화탄소로 가수분해합니다. 이를 통해 생성된 암모니아가 H. pylori의 감염부위 근처 산성 환경을 국소적으로 중화하면서, 위장관 내 정착 및 감염이 가능하다는 것이 밝혀졌습니다.
이러한 H. pylori 감염은 단순한 위장관 내 박테리아 감염에서 그치는 것이 아니라, 가벼운 소화 불량에서 급성/만성 위염, 위장 및 십이지장 내 궤양성 질환, 위점막 관련 림프조직(MALT) 림프 종까지 다양한 상부위장관 질환의 주요한 원인으로 알려져 있습니다. H. pylori는 국제 암 연구소(IARC)가 지정한 1 등급 발암 물질로써, 위장관 내 악성 종양의 주요 원인으로 알려져 있습니다. 특히, 소화성 궤양, 점막연관림프조직림프종 및 내시경으로 절제된 조기 위암 환자에 대한 H. pylori 제균 치료는 국내 권고안에서 강력히 추천될 정도로 해당 제균 치료의 중요성은 강조되어 왔으며, 다양한 치료 방법이 존재합니다.
대표적으로, H. pylori 치료를 위한 1 차 치료 요법으로 양성자펌프억제제인 오메프라졸 (Omeprazole)과 클레리스로마이신(Clarithromycin), 아목시실린(Amoxicillin)을 동시에 사용하는 3 제 요법이 있습니다. 이외에도 비스무스(Bismuth)를 포함하는 4 제 요법이나 메트로니다졸(Metronidazole)을 이용한 4 제 병용 요법도 H. pylori 감염 환자들에게 적용이 가능합니다. 하지만 H. pylori 치료전략 선택 시에는 항생제 노출여부/항생제 저항성에 대한 정보를 확인 후 적용하도록 미국소화기학회(ACG)는 H. pylori 감염치료 가이드라인을 통하여 권고하고 있을 정도로 최근 항생제 내성균의 등장이 치료법에 미치는 악영향은 상당한 수준입니다.
이러한 항생제 내성균의 등장은 항생제 기반 치료의 효율을 점차 감소시킬 뿐만 아니라, 머지않은 미래의 인류의 존망을 위협하는 문제가 될 수도 있습니다. 따라서, 학위 과정 동안에 감염성 박테리아 및 항생제 내성균 치료제 개발의 중요성에 대해 인식하였고, 지도교수님과 고심한 끝에 선택적 광역학 치료제 개발이 기존 항생제 기반 제균 치료가 가진 한계점을 극복 가능한 전략이라고 판단했습니다. 이에 따라, H. pylori 항생제 기반 치료를 대체할 잠재력이 있는 치료제 개발 연구를 발전시켜 나갔습니다.
그 결과, 내시경을 통해 위장관 내 국소 부위에 광원을 전달하고 H. pylori 선택성을 높여 일반세포에는 미치는 부작용을 최소화하도록 설계된 광감작제를 이용하여 H. pylori를 선택적으로 치료하는 항균성 표적 광역학 치료 전략을 선정하였습니다. 이는 특정 파장의 빛에 의하여 활성화되어 일항산소를 생성하는 광감작제를 이용하며, 광감작제 근처의 세포막, 막단백질, 효소 등과 같은 생체 분자를 산화시켜 돌이킬 수 없는 손상을 입히는 전략입니다. 이러한 광역학 치료는 항생제 기반 치료에 비해 원치 않는 항생제 내성을 유도할 확률이 거의 없어 감염성 박테리아 및 내성균 치료에 매우 전도 유망한 전략입니다.
최종적으로, H. pylori의 표면에 존재하는 응집소를 표적하여 일반세포에 미치는 부작용을 최소화하는 치료가 가능하며, 항생제 내성 유발 가능성이 적으며, 기존의 항생제 치료만큼이나 우수한 항균 활성을 나타내는 Multi-ligand 광감작제를 개발하였으며, 해당 광감작제를 이용하여 H. pylori에 대한 항생제 기반 치료를 대체할 잠재적 가능성을 확인하였습니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.
저는 가톨릭대학교 바이오메디컬화학공학과의 생체의료용 나노소재연구실에서 나건 교수님의 지도 하에 연구를 진행했습니다. 기존의 약물이 가진 단점을 보완하거나 부작용을 최소화하며, 약물의 유효성을 극대화하기 위한 약물전달 시스템을 기반으로 다양한 플랫폼 기술에 관련한 연구를 수행합니다.
예를 들어, 생체적합성 및 친수성 고분자와 유효성분과의 유기합성 혹은 리포좀, 마이셀과 같은 나노 약물전달체, 마이크로스피어 와 같은 다양한 약물전달체에 봉입하는 방식으로 난용성 약물의 가용화를 유도하여 생체이용률을 높이는 연구를 진행했습니다. 또한, 기존 I.V.로 투여되는 약물을 S.C.로 투여경로 변경하거나 선택 유효약물에 한계점을 개선하기에 적합한 제형을 디자인하는 연구를 포함합니다. 또한, 기존 항암제 및 케미컬 약물, 펩타이드 및 항체 바이오 의약품, 유전자, 줄기세포 치료제 등에 높은 선택성 나타낼 수 있게 하는 플렛폼 기술과의 접합하는 등 약물전달 시스템 전반에 관련한 연구들을 진행합니다.
이처럼 특정 적응증에 적합한 약물 전달 시스템을 고안하는 연구 이외에도 조영제나 스텐트와 같은 의료기기 설계에 이르기까지 다양한 방면의 연구를 진행하고 있습니다. 또한, 암, 박테리아 및 바이러스 감염 치료, 당뇨 및 비만 치료에 이르기까지 전세계적으로 발병률이 높은 질환을 표적으로 기존의 진단 및 치료제 대비 우수한 활성을 나타낼 수 있는 의약품 개발의 가능성을 확인하는 연구들에 박차를 가하고 있으며, 최근 면역치료를 접목하여 연구 범위를 더욱 확장해 나가고 있습니다.
추가로, 합성, 분석, 세포실험, 동물실험 등 전 과정에 대한 경험해 볼 수 있는 실험실입니다. 특히, 앞서 소개한 다양한 주제 공유를 연구원들간에 공유 및 논의를 통해서 생명공학 내 여러 분야에 대해 심도 있게 고민할 기회가 많습니다. 또한, 다양한 국가 과제 관리, 유수의 기업 및 타 연구기관과의 공동연구 수행을 통하여, 다수의 논문 및 특허 작성을 경험할 수 있어, 개인의 연구 역량을 강화할 기회가 넘치는 연구실입니다. 또한, 기기 분석을 통해 이론과 실험 결과를 검증하고 세포 수준에서의 독성 평가 및 단순한 기전 확인과 비임상 실험을 통한 유효성 입증까지의 일련의 의약품 개발 과정을 직·간접적으로 경험해볼 수 있는 연구실입니다.
마지막으로, 언제나 타의 모범이 되는 나건 교수님의 아낌없는 지원과 세심한 조언, 연구원 각각의 부족한 역량은 키워주시고 넘치는 역량은 빛나게 해주시는 지도 방식은 타의 추종을 불허한다고 생각합니다. 또한 체계적이고 주기적으로, 자유로운 discussion의 기회가 주어지며, 이를 바탕으로 다양한 연구를 접해 볼 수 있으며 동시에 한 사람의 과학자로서 성장하기에 완벽한 연구실 중 하나라고 감히 자부합니다.
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
학위 과정 동안 생명공학을 시작으로 미생물학, 나노 의학, 생체재료 및 유기화학 등 다양한 분야와 접목하여 약물전달시스템 (Drug Delivery System; DDS)의 연구 영역을 넓히고 해당 분야의 중요성을 인식해왔습니다. 단순히 학문적인 연구에 그치는 것이 아니라, 활용 가능성이 높고, 기존의 여러 치료제가 가지는 한계를 극복하여 언젠가는 임상에 적용이 가능할지도 모르는 실용적인 연구를 시도했으며, 생체재료 분야에 명망이 높으신 나건 교수님의 지도를 받았으며, 교수님의 가르침을 체득하고자 부지런히 노력했습니다. 또한 개량신약 및 신약 개발과 같은 제약산업 시장을 개척해 나가는 훌륭하신 여러 선배님들과 세계의 많은 연구진들을 보며, DDS 분야의 한 연구원으로서 큰 자부심을 갖고 있습니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
[큰 일이든 작은 일이든, 네가 하는 일을 정성껏 하라.]
어떻게 하면 학위 과정 중에 겪었던 다양한 생각들 중에 미약하게나마 후배분들께 도움이 되는 한 마디를 전달할 수 있을까 고민해 봤습니다. 처음에는 존경하는 나건 교수님께서 해주신 여러 소중한 말씀 중에 저의 마음을 움직였던 한 마디를 적었습니다. 하지만 이 글을 읽은 여러 후배들의 진학 상담 전화가 빗발치거나, 수많은 문의 메일 때문에 바쁘신 교수님 업무에 지장이 생길까 염려가 되었습니다. :D그래서 최근에 접하게 된 ‘도산 안창호’ 선생님의 말 중에 와 닿았던 한 마디를 전하면 좋겠다고 생각했습니다. 대한민국 후학양성 분야의 대가 안창호 선생님의 말씀을 빌리면 부족한 제가 하는 한 마디 보다 몇 배는 말에 더 힘이 실릴 것이라고 생각합니다. 참을성이 부족한 저의 경우에는, 짧지 않은 학위 과정 중에 반복되는 연구실 생활과 쉽게 얻을 수 없는 실험 결과로 인하여 지치게 되는 경우가 있었습니다. 또한, “이 정도면 충분해 혹은 이 보다 더 할 수는 없어”라는 식의 자기 합리화를 하거나 말 그대로 “적당히” 하는 경우가 더러 있었습니다. 지나고 보니 제가 적당히 해서 이룰 수 있는 것들은 저 보다 뛰어난 남들의 경우에 더 쉽게 얻을 수 있는 결과였을지도 모르겠습니다.
자신의 부족함을 알고 몸과 마음을 다해 최선을 다했을 때, 어느 덧 좋은 결과가 나올 것이며, 예상하지 못했던 결과에서 참신하고 대단한 결론을 찾을 수 있을 것이라고 생각합니다. 큰 일도 성심을 다하면 작은 일이 되고, 작은 일도 대충하면, 큰 일이 될지 모릅니다. 무슨 일이든 정성껏 하다 보면 결국에는 일의 마무리를 할 수 있고, 더불어 좋은 결과도 따라오는 거라 믿습니다.
5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
저는 현재 ㈜ 대웅제약 데포사업화팀에서 장기지속형 주사제 연구를 진행중에 있습니다. 그 중에 COVID-19 치료제와 더불어 알츠하이머 및 비만 치료제 연구를 새롭게 시작하고 있습니다. 현재는 대학원 시절 경험했던 연구실 스케일과 실제 기업에서의 의약품 개발을 위한 대량생산 공정 간의 스케일 차이로 인하여 발생하는 여러 이슈들을 극복하고자 노력 중에 있습니다. 관련 분야 연구원 및 선배님들의 발자취를 쫓아 저 또한 수많은 환자들에게 적용이 가능하며, 안전하고 우수한 의약품 개발을 통해 특정질환으로 고통받는 전세계 환자들의 삶의 질을 향상시키는데 기여하고 싶습니다. 또한, 학위과정 중에 체득한 여러 DDS 기반 이론을 응용하여 다양한 적응증에 활용하고, 제가 다니는 회사가 대한민국을 넘어 글로벌 제약회사로 거듭날 수 있는 괄목할 만한 성장할 수 있도록 새로운 플랫폼 기술 및 의약품을 개발해내고 싶습니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들....
‘세렌디피티(Serndipity)’는 누구에게나 찾아올 수 있는 우연한 행운이라고 생각할 수 있겠지만, 우연히 찾아온 기회를 잡는 것은 결코 누구나 할 수 없는 일이라고 생각합니다. 인생을 송두리째 바꾸는 기회를 잡기 위해서는 최소한 준비와 자격을 갖추어야 하며, 제가 생각하는 조건들에 대해 간단히 말해보고 싶습니다. 첫째, 기회가 기회인지 아닌지를 판단할 수 있는 통찰력입니다. 둘째, 스쳐가는 기회를 잡기 위해 달려가서 손을 뻗는 실행력입니다. 셋째, 저 같이 평범한 사람에게는 달려가다가 넘어져도 일어나서 다시 시도하거나 혹은 꾸준히 시도할 수 있는 체력이 중요하다고 생각합니다. 이러한 조건들을 갖추기 위해 저 또한 분주히 노력하고 꾸준히 성장해서 언젠가 저에게 찾아올 기회를 단 숨에 잡을 수 있도록 노력하겠습니다.
마지막으로, 영광스러운 첫 한빛사 인터뷰를 마치며 힘든 학위과정 동안 옆에서 큰 힘을 주셨던 여러 고마운 분들께 감사의 인사를 전하며 긴 글을 마치고자 합니다.
처음에 쓰러진 단 하나의 조각이 수천개의 블럭을 쓰러뜨리며 멋진 작품이 되는 도미노처럼, 모든 일의 시작의 순간에 저를 제대로 움직일 수 있도록 도움을 주신 많은 분들이 계셨습니다. 덕분에 그 뒤에 따라오는 수많은 난관들을 무탈하게 이겨냈고, 아직까지는 나름 만족스러운 인생이 아닐 수 없습니다. 제 인생이 새롭게 변화하는 여러 시작의 순간에 긍정의 에너지로 저를 밀어주신 고마운 분들께 감사의 인사를 전합니다.
유치원의 시작부터 함께하며 제 인생에 많은 영향을 준 친구 이세한, 초등학교 시절, 낯선 학교로 전학 가서 처음으로 사귄 착한 친구 정우석, 중학교 시절 공부의 새로운 재미(?)를 일깨워준 친구 한영규, 힘든 고등학교 시절 기숙사에서 동고동락한 방지홍, 이민주, 강준구 고맙습니다. 또한, 대학교 시절 기쁠 때나 슬플 때나 가리지 않고 언제나 옆에서 함께 해준 김양석, 김이삭 고맙습니다. 또한, 힘든 학위시절 멘탈 지킴이 정지우, 박헌호, 박현수, 문창현, 이병진 감사합니다.
연구실 생활을 시작하기 전에 부족한 저에게 큰 용기를 주신 이은성 교수님, 논문 작성을 위하여 소중한 조언을 해주신 박재명 교수님, 이종환 박사님 감사합니다.
연구실 생활을 시작하도록 이끌어준 박기완, 대홍이형 고맙습니다. 연구실 생활을 시작하면서 참 되고 멋진 선배란 어떤 것인지 알려주신 박우람 교수님, 영석이 형, 형이 형, 두용이 형, 경섭이 형 감사합니다. 때로는 형처럼, 때로는 친구처럼 잘 챙겨준 정덕이 형, 때로는 언니처럼, 잘 챙겨준 연진이 형 고맙습니다. 또한, 늘 옆에 있어준 원 샷 쓰리 킬 이주영, 동사나사 킹다혜, 오미오미 용오미, 정요한 팀장님 (NBR 쭈구리쓰) 고맙습니다.
그리고, 동생인지 친구인지 헷갈려 하는 윾쾌한 김지영, 허숙영(허수경) 감사합니다. 또한 졸업 후 논문의 마무리를 위해 함께 고생해준 희준이, 병준이 고맙습니다.
또한, 사회로 첫 걸음 잘 내딛을 수 있도록 옆에서 큰 도움 주시는 병찬이 형, 제 인생의 행운 나건 교수님께 진심으로 감사합니다. 교수님의 가르침 덕분에, 남은 인생 연구자로서 새로운 삶의 시작을 할 수 있게 되었습니다. 끝으로, 건강하게 낳아주신 아버지, 강하게 길러주신 어머니, 전투력 상승의 원동력 누나, 그런 누나를 사랑해주시는 매형 그리고 존재의 행복을 알려준 조카 태웅이까지 모두 감사하고 사랑합니다. 덕분입니다.
#H. pylori
#Antibacterial photodynamic therapy
#Endoscopic photodynamic therapy
관련 링크
연구자 키워드
연구자 ID
관련분야 연구자보기
소속기관 논문보기
관련분야 논문보기
해당논문 저자보기