한빛사 인터뷰
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
▷ 소개: COVID-19의 영향으로 그 어느때 보단 진단 기술 개발이 필요한 시기가 도래하였습니다. 금 나노입자를 이용한 항원 항체 키트부터 rt-PCR을 이용한 진단 검사까지 다양하게 바이오+나노 기술이 활용되고 있습니다. 이러한 바이오 나노 분야는 각각의 기초 지식, 전문 지식뿐만 아니라 융합에 의한 다양한, 파생적 요소에 대해서도 깊은 연구가 필요한 학문입니다.
본 논문(연구)은 바이오 나노 특히 나노프로브를 이용한 세포 이미징 기술 (센싱) 분야이며 금나노입자와 ssDNA, ssDNA+형광이 결합된 하나의 기능적 나노 구조체를 이용하여 실시간으로 상처를 모니터링할 수 있는 기술 개발에 관한 것입니다.
상처 치유 단계는 크게 3단계이며 (inflammation, proliferation, remodeling stage) 이를 대표하는 세포는 HUVEC (또는 백혈구), fibroblast, erythrocyte 이 있으며, 각각의 세포를 대표하는 바이오 마커 PECAM1, FSP1, KRT14, 그리고 레퍼런스 GAP 를font id='ul_7' color='blue' class='ul' onclick='fShowHelp(7)'>를 이용하여 각 세포를 실시간으로 이미징할 수 있는 나노센서 (Nanoflare) 를 개발하였습니다. 이를 통해 상처 회복단계를 이미징, 정량화, 수치화하여 객관적인 결과를 도출하여 논문을 발표하게 된 것입니다. 이로 인해 다양한 상처 (당뇨족, 화상, 창상, 일반 상처)의 진행 및 치료 효과를 실시간으로 모니터링 할 수 있어 환자들에게 직간접적으로 도움이 될 것이라 생각 됩니다.
▷ 동향: COVID-19 펜데믹이 가져다준 그나마 긍정적 효과는 과학기술의 중요성, 필요성을 인지하게 된 것일 것입니다. 막연하게 생각해 왔던 나노 기술이 실제 진단 키트 등으로 활성화되었고 가시적 측면에서 많은 중소(벤처)기업의 붐이 일고 있으며, 20년 전 IT 기업의 활성화가 그랬던 것처럼 많은 바이오, 나노기술 기반 기업이 성장하고 있고 이에 따른 부가적 효과: 고용, 기술개발, 지적재산권 등이 창출되고 있습니다. 또한, 변이 바이러스, 미래 유입 신종 바이러스, 세균 등에 대한 2,3차 펜데믹에 대하여 국가적 대비를 위해 정부 주도하에 이미 발빠르게 대처하고 있습니다. 따라서, 바이오 나노기술을 접목한 진단 및 치료 기술은 4차 산업의 핵심이 될 것이라 생각됩니다.
▷에피소드: 일반적인 연구자로서는 잘 겪어 보지 못할 에피소드가 많은 것 같습니다. 싱가포르 NTU (SCBE 학과)에 포닥으로 간 지 6개월 만에 지도교수가 그만두고 홍콩으로 떠나 버렸습니다. 물론 줌 미팅 등으로 회의를 하긴 하였지만 이 프로젝트는 국가적 프로젝트여서 중압감과 상실감이 어느 때 보다 컸습니다.
▷ 코로나 펜데믹을 말하지 않을 수 없을 것 같습니다. 2020.4.06일로 기억합니다. 학교에는 모든 실험실을 비롯한 학교건물 자체가 폐쇄된다는 소문이 들리기 시작하였고 바로 그 주 모든 실험실 및 강의실은 폐쇄되었습니다. 아니 싱가포르 전체가 락 다운 되었습니다. 냉장고는 아이스팩으로 채우고 질소 탱크는 청 테이프로 감아 언제 풀릴지 모르는 락다운에 대비하였습니다. 식료품 구입 이외에는 바깥 출입이 안되었으며, 그렇게 락다운은 3개월이나 지속되었습니다. 같이 연구하던 포닥은 코로나 공포증에 떨다 두 달 만에 그만두고 고향으로 가버렸고, 학생들은 졸업식 없는 조기 졸업으로 실험실은 텅 비게 되었습니다.
▷ 모두가 겪었겠지만 실험을 다시 시작하는 것은 정말 어려웠습니다. 주문을 하면 보통 1달 이상 걸렸으며 업체 관계자들도 퇴사, 이직, 축소 등 철퇴를 맞아 모든 프로세스가 코로나 핑계로 늦었었습니다. 매 분기 마다 실적 보고 및 미팅에 대비하여 결과를 내야 하는데 학생 및 포닥 등이 싱가포르를 떠남으로 10개가 넘는 그룹에서 제대로 된 결과가 나오지 못했었습니다. 물론 저희 그룹은 달랐습니다. 거기서 정말 의지의 한국인을 보여주었으며, 가장 빠른 가장 많은 데이터를 보여주었고, 과제 계획대로 결과 산출, 논문 publish 된 유일한 그룹이 되었습니다.
▷ in vitro 실험을 마치고 in vivo로 넘어가야 하는데 실험실은 다른 교수님께 넘어가 버렸고, 지도 교수님은 떠나 버렸고 망막 하기 그지 없었습니다. 물론 홍콩으로 넘어가 실험을 계속 진행할 수는 있었으나 코로나로 인한 격리 기간, 실험 준비 만으로도 3개월은 소비해야 할 실정이었습니다. 다행히 공동연구를 제안한 고대 안암병원 정형외과 장우영 교수님의 도움으로 in vivo 실험을 진행할 수 있게 되었습니다. 또한, 정형외과에서 가장 HOT 한 주제인 DU 의당뇨성 족부궤양)의 실시간 모니터링에 본 연구에서 개발된 나노 입자가 활용될 수 있어 더욱더 학술적, 임상적 가치가 크게 되는 계기가 되었습니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.
▷ 연구를 진행한 기관은 두 군데 이며 싱가포르 대표 두 국립대 중 하나인 Nanyang Technological University (NTU)로 QS World University Ranking에서 12위 (2022년 기준)의 대학입니다. 소속 과는 School of Chemical and Biomedical Engineering으로 마이크로 니들, 형광 프로브, 바이오 케이컬 센서등에 특화 되어 있었습니다. 소속 학과의 supervisor는 xu chenille 라는 교수이었고 세포를 포함하는 마이크로 니들, 반흔에 관련된 유전자를 나노입자를 통하여 규명하여 네이처 BME 등에 개재하는 유능한 교수였습니다.
고려대학교 안암병원 정형외과 (실험 공간: 의과학 지원센터)은 항박테리아성 뼈접합용 플레이트, 3D 프린팅 뼈, 당뇨족 치료제 등을 연구하는 하며, 다양한 하이드로젤, 보강제 등의 실질적 전임상 시험 및 임상시험을 실시하는 기관입니다. 일주일 두 세건 이상 있는 당뇨족 환자의 치료 및 수술(절단)을 진행하다 보니 상처 실시간 모니터링 법에 대하여 관심이 컸었고, 현재 적절한 궤양의 치료에 앞서 치료 예측 및 치료 효과 검증에 대한 연구가 진행되고 있습니다.
고려대학교 안암병원 정형외과 (실험 공간: 의과학 지원센터)은 항박테리아성 뼈접합용 플레이트, 3D 프린팅 뼈, 당뇨족 치료제 등을 연구하기는 하며, 다양한 하이드로젤, 보강제 등의 실질적 전임상 시험 및 임상시험을 실시하는 기관입니다. 일주일 두 세건 이상 있는 당뇨족 환자의 치료 및 수술(절단)을 진행하다 보니 상처 실시간 모니터링 법에 대하여 관심이 컸었고, 현재 적절한 궤양의 치료에 앞서 치료 예측 및 치료 효과 검증에 대한 연구가 진행되고 있습니다.
3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
▷ 나노 입자를 이용하여 센서를 만드는 과학자로서 가장 간단하게 실시간으로 질병을 모니터링하는 기술을 늘 생각해 왔습니다. 어릴 적부터 각종 상처가 많아 늘 흉터, 상처 딱지, 감염 등에 대해 고민이 많았었습니다. 늘 “누가 이런 것 좀 쉽게 알게 발명 좀 안 하나?” 라는 생각을 가져왔습니다. 처음 프로젝트를 들었을 때 뜬구름 잡는 소리라고 생각했었지만 하나하나 실험을 해나가면서 될 수도 있겠구나 라고 생각하니 더욱더 열의가 차올랐습니다. 누구나 생각하지만 아무나 할 수는 없는 일이라 생각하였고 특히, 싱가포르의 특성, 중국계 연구원들과의 조화, 코로나 통제 등 정말 많은 난관이 있었습니다. 그러나 한편으로는 “뭐가 이렇게 좋은 연구가 되려고 방해를 하나?”라고 반문하기도 하였습니다. 누구나 한 번쯤은 생각 한 것을 좋은 기회를 통해 실제로 만들 수 있어 보람 되었습니다.
▷ 누구를 폄하 하는 것은 아님을 먼저 말합니다. 미국과 싱가포르의 연구환경을 동시에 경험하여 알 수 있는 것은 정말 극단적인 개인주의라고 말 할 수 있을 것 같습니다. 새로운 연구자가 누가 오든, 무슨 연구를 하든 무엇을 먹든 무엇을 하든 관여 하지 않는 게 한국 문화와 정말 큰 차이였습니다. 일년에 한번 있을까 말까 한 lab회식을 직접 주체 해서 매달 하고, 매주 맘 맞는 사람들 모아 회식하고 한국 문화 (삼겹살, 소주, 술 게임) 알려주고 나니 결국엔 다들 서로에 대해 이해하고 배려하는 사이가 되어 있었습니다. 물론 실험적으로 또한 한 마디 질문, 토론도 하지 않던 학생들도 거침없이 다가와 회의를 하고 아이디어를 내기 시작하였습니다. 이 부분이 아마 제일 보람 된다고 생각합니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
▷ 이 분야는 정말 쉽지 않은 것 같습니다. 몇몇 대학교에서 나노 바이오, 바이오 나노, 융합공학 등으로 학생을 모집하고 있으며 과 특성상 학교 내 1,2위의 top 과가 이런 과 인 것으로 알고 있습니다. 바이오+나노 공학은 정말 다양한 학문에 대한 기초 이상의 지식이 요구됩니다. DNA를 뽑고 cloning을 해서 세포에 transfection 하여 단백질을 생산하고 또다시 그것을 분리하여 표면 개질시켜 나노 입자 등과 연결하고 그 성분(물성)을 분석하고 다시 세포, 동물 등에 활용하며 최종적으로 2~4등급 의료기기 (진단기기) 또는 치료제를 개발하는 어마 무시한 학문, 연구 분야인 것 같습니다. 현 상황은 바이오만 전공하여서는 급여 및 처우가 좋지 않은 것이 사실이고 또한, 나노 만 전공 하여서는 능력을 활용할 곳이 많지 않은 것 또한 사실입니다. 이 두 개를 같이 알고 있다면 그 누구보다 경쟁력이 있다고 할 수 있다고 확신할 수 있습니다. 꾸준히 타과에 가서 면역학, 조직공학, 분자생물학, 나노공학, 분광학 등을 청강을 하는 것이 제일 큰 도움이 될 것이라 생각합니다.
▷제가 보고 겪은 미국, 일본, 싱가포르 등은 연구 환경이 우리와 많이 달랐습니다. 물론 더 좋다고는 말할 수 없을 것 같습니다. 그러나 움직이지 않으면 도태되는 공통점을 가지고 있는 것 같아 부지런한 한국인에게는 정말 딱 맞는 곳이라고 봅니다.
▷ 포스닥 이나 유학을 알아본다면, 홈페이지 보고 지도교수를 컨텍 하는 것이 두번째로 좋은 방법이라고 생각합니다 (첫번째는 지도교수를 통한 방법, 인맥만큼 좋은 준비는 없는 것 같습니다). 그만큼 알아보고 컨텍 할 의지가 있다면 누구든 두 팔 벌려 welcome 할 것이 틀림 없습니다 특히 한국 학생이라면.
5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
▷ 이번 연구로 개발된 상처 모니터링용 나노입자를 좀 더 세분화 및 활용성을 증가시킨 follow up 스터디를 진행 중이며, 기업과 같이 연구를 진행중입니다. 나노입자를 이용한 의료기기는 산화철 나노입자가 (MRI 조영제) 유일한 것으로 알고 있는데, 이번 기회에 특허, 기술 이전 등으로 모니터링용 나노입자를 인허가를 받고 상용화 시키는 것이 계획이자 목표입니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....
▷ NTU에서 포닥 생활을 하게 도움을 주신 최종훈 교수님, 물론 이글을 읽을 수는 없겠지만 홍콩 시티 대학으로 가신 Xu chenjie 교수님, 실험의 마무리와 임상으로의 기회, 일자리 까지 주신 안암병원 장우영 교수님께 감사의 말씀 드립니다. 언제나 응원 해주는 가족들과 선 후배 여러분께도 깊은 감사의 말씀 올립니다.
#Nanoflare
#wound monitoring
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