한빛사 인터뷰
- 등록2021-06-15
- 조회1,694
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
통풍은 요산이 체내에 과량으로 축적되어 생기는 질병입니다. 주로 손가락 및 발가락 관절 마디에 요산 결정체가 축적되어 염증반응을 일으킵니다. 요산 결정체는 관련 관절부를 움직일 때마다 고통을 수반하여 환자의 일상생활에 지장을 줍니다. 요산은 육류, 어류에 풍부하게 존재하는 퓨린의 최종 대사 물질입니다. 이러한 이유로 기름진 음식을 자주 즐기는 상류층 사람이 걸린다는 의미로 ‘황제병’, ‘귀족병’ 등의 명칭이 붙었으나 서구화된 식습관으로 최근엔 ‘서민질환’으로 분류되고 있습니다.
현재 통풍 진단을 하기위해 광학현미경과 X-ray를 활용하고 있습니다. 광학현미경으로는 환자의 관절에서 윤활액을 주사기로 추출하여 요산결정체가 있는지 확인하는 방식으로 윤활액의 추출시 환자의 고통을 수반합니다. X-ray 진단방식은 비침습적으로 환자의 고통을 수반하지 않으나, 해상도가 낮아 통풍의 조기진단이 불가능합니다.
이를 극복하기 위해 혈액 내 요산의 농도를 측정하여 조기진단에 활용하는 연구가 활발히 일어났습니다. 하지만 요산은 항산화 물질이며 체내 농도가 비교적 낮은 편이라 체내 다른 항산화물질의 간섭현상에 의해 농도를 정밀하게 측정하기 어려움이 있어왔습니다.
저희 연구팀은 사람의 신장에서 요산이 배설되는 현상을 주목하여 신장의 요산 수송체가 핵심적인 역할을 하는 것을 파악 후, 요산 수송체라는 막단백질을 가지는 신장세포의 세포막을 고농도로 추출 및 정제했습니다. 그 후 신장세포막을 기존의 전기화학센서에 코팅하여 그 성능을 검증했습니다.
바이오센서에 관한 논문들은 대부분 sensitivity를 높이는 데에만 집중한 것들이 대부분이었습니다. 하지만 저희 연구팀은 세포막을 활용하여 기존의 통풍 진단 방법과 비슷한 수준의 sensitivity를 유지하면서도 요산에 대한 selectivity를 높인 통풍 조기진단 바이오센서를 개발하였습니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.
저는 고려대학교의 바이오 의공학과 윤대성 교수님의 NBSL (Nano Bio System Lab)에서 약 7개월간 학부 연구생 인턴생활을 하며 통풍 조기진단 센서에 관한 논문을 작성하였습니다. 윤대성 교수님의 NBSL은 자연계의 존재하는 각종 생명 현상 및 질병 관련 메커니즘 등을 분자 및 원자 수준에서 규명하는 것을 목표로 하며, 이를 위하여 나노바이오 기술을 통한 다학제적 접근 방법을 이용하여 연구를 수행하고 있습니다. 본 연구실은 원자힘 현미경 (AFM)을 기반으로 하여 다양한 생화학적 작용에 대한 연구, 질병의 발생기전을 탐구하기 위한 나노 바이오센서 연구, 생체분자 간 상호작용의 단분자수준의 이해, 생체 적합한 나노바이오 소재의 개발 및 응용 등의 연구를 수행하고 있습니다.
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
통풍 조기진단 센서 개발당시 자료를 수집하는 과정에서 현재 통풍 진단에 관한 많은 문제점을 많이 알게 되었습니다. 통풍 조기진단의 불가능으로 인해 요산 결정체가 유발하는 엄청난 고통을 감수해야만 했던 통풍환자들의 고생을 보며 현재의 저로서 도움을 드릴 수 있는 것이 무엇인지에 대해 고민해 봤습니다. 그 결과 세포막을 코팅한 통풍 조기 진단 센서를 개발하는데 성공하였고, 앞으로 많은 통풍환자들의 고통을 덜어줄 수 있겠다는 생각에 굉장한 자부심을 느꼈습니다. 또한 아직 학부생인 저도 성실하고 꾸준한 학업을 통해 바이오 센서의 연구 개발에 기여할 수 있다는 것이 자랑스러웠습니다.
4.이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
코로나 19사태 이후 조기 진단이 가능한 바이오 센서, 진단키트에 대한 중요도가 커지고 있습니다. 고령화로 인해 체외 진단기기 시장은 전세계적으로도 커져왔고, 앞으로도 발전가능성이 높은 분야로 각광받고 있습니다. 바이오 센서에 관한 논문과 연구를 진행하면서 제가 한 몫은 일부분이지만, 사람들의 헬스케어에 조금이나마 도움을 주었다는 생각이 저를 연구에 더욱 몰두할 수 있게 해주었던 것 같습니다. 이 분야로 진학하려는 후배님들도 꾸준하게 바이오 센서 개발에 관한 연구를 진행하신다면 앞서 언급한 저의 경험을 느끼실 수 있을 것이라 생각합니다.
5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
POC(Point-of-care)의 환경에서 체내의 여러 방해물질들에 신호 값이 영향을 받지 않는 바이오 센서를 개발하고 싶습니다. 현재 출판한 요산 조기진단 센서는 신장 세포막을 코팅함으로써 체내의 항산화 물질들을 잘 걸러내고 요산만을 정확히 탐지하였습니다. 앞으로 다른 종류의 세포막이나 인터페이스를 이용하여 POC환경에서 다양한 biomarker들의 진단이 가능한 조기진단 센서를 연구할 계획입니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들....
연구실의 석, 박사 선배님들 그리고 윤대성 교수님, 이규도 교수님의 많은 도움을 받았기에 아직 학부생인 제가 Elsevier에서 발행하는 분석화학(Analytical chemistry)분야 최고 권위지인 「Biosensors & Bioelectronics」(IF=10.257, JCR 분야 상위 0.581%)에 논문을 낼 수 있었습니다. 특히 세포막을 활용하여 다양하고 새로운 플랫폼을 개척한 김인수 박사님의 도움을 많이 받았습니다. 지금의 저를 만들어 주신 모든 분들께 감사의 말씀을 드리며 앞으로도 바이오 센서의 발전에 기여할 수 있도록 노력하는 연구자가 되겠습니다.
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