한빛사 인터뷰
- 등록2022-10-24
- 조회979
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
생체 내에서 발생하는 복잡한 현상을 규명하고 연구하기 위해서, 이를 시각화하는 기술은 상당히 중요합니다. MRI, CT, X-ray, PET 이미징 등 임상 분야 및 기초 연구 분야에서 다양한 영상화 기법들이 활용되고 있지만, 이번 연구에서 다뤘듯 형광(Fluorescence) 이미징은 명확한 장점들을 지니고 있습니다. 앞서 언급한 기술과 비교하여 비교적 쉽고 저렴한 분석 과정, 그리고 특정 바이오 마커(Biomarker)에 대한 높은 선택성(Selectivity)과 감도(Sensitivity)를 기반으로 뛰어난 Spatiotemporal resolution을 확보할 수 있습니다. 특히 그 중에서도 근적외선(Near Infrared, NIR) 영역을 활용한 형광 바이오 이미징은 생체 조직에서 흡수 및 산란이 적게 발생하여 잡음 신호가 낮은 정밀한 영상을 얻을 수 있습니다. 하지만, 유기 저분자(Small molecule) 형광체를 활용하여 형광 바이오 이미징에 적합한 1300 nm 이상의 NIR 영역 흡수/방출 파장을 실현한다는 것은 상당히 도전적인 연구였으며, 그와 동시에 형광체의 효율을 높이기 위한 Aggregation-caused quenching (ACQ)을 제어하는 것도 연구 과정 중 해결해야할 주요한 이슈였습니다. 그에 대한 해답은 저분자 기반의 형광체의 구조 조정, 즉 Xanthene 골격체 및 Cyanine bridge에 서로 다른 추가 골격체(CM1, CM2)를 도입함으로써 해결할 수 있었습니다 <그림 1>. 추가 골격체가 도입됨으로써 분광학적 특성 뿐만 아니라, 생체환경과 비슷한 수용성 용액에서의 ACQ도 효과적으로 억제되었습니다. 더 나아가 이렇게 개발된 NIR 영역의 분광학적 특성을 갖는 형광체를 활용하여 동물 모델에서의 혈관 조영술(Angiography)을 시도했습니다. NIR 형광을 기반으로 mouse 뒷다리 혈관의 고해상도 조영술을 성공적으로 수행하였으며, 동맥과 정맥의 구분 뿐만 아니라, 0.23 mm 이하의 작은 모세혈관까지 높은 분해능으로 이미지를 얻어낼 수 있었습니다.
<그림 1. NIR 영역 Xanthene-cyanine 골격체 기반의 신규 형광 프로브의 개발 및 1300 nm 영역 혈관 조영술 모식도>
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.
본 연구는 고려대학교 화학과 김종승 교수님께서 이끌고 계시는 차세대 분자테라노시스 연구단(Next-generation Molecular Theranostics Laboratory, http://orgchem.korea.ac.kr)에서 수행되었습니다. 저희 연구실에서는 유기 합성과 분자 생물학을 아울러 저분자 기반의 생체 적합 organic biomaterials을 연구 개발하고 있습니다. 더 나아가 이러한 biomaterials을 활용하여 암 혹은 알츠하이머병(Alzheimer’s disease)과 같은 중증 질병에 적용하여, 세포 및 조직 내 바이오 마커(Biomarker)를 검출하거나 해당 질병을 치료하기 위한 치료제 및 Drug delivery system을 개발하고 있습니다. 복합적인 학문을 다루고 있기 때문에 학문적 견식을 상당히 넓힐 수 있으며, 국내외 많은 공동 연구진들과의 커뮤니케이션도 형성할 수 있기에 활발하게 연구하기 좋은 환경이 구축되어 있습니다.
특히 저희 김종승 지도 교수님은 8년 연속 Highly Cited Researcher, 세계 상위 1% 연구자로 선정되신 만큼 훌륭한 연구를 많이 이끌어 나가고 계십니다. 또한 많은 Post Doc과 자유롭게 연구에 대해 논의하고 많은 배움을 얻을 수 있다는 것도 저희 연구실의 큰 강점이라 생각합니다.
3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
함께 연구하고 있는 선후배, 박사님들과 연구적인 대화를 나누면서 많은 보람을 느낍니다. 토론 자체에서 오는 즐거움도 있을 뿐더러, 그 과정에서 저 스스로 많은 배움을 얻는 것 같습니다. 이렇듯 요즘의 연구는 스스로 해낼 수 없는 것이 정말 많다는 것을 느꼈습니다. 혼자라면 해낼 수 없었던 것들을 교수님의 지도와 공동 연구자분들의 도움으로 해나갈 수 있다는 것에 항상 큰 감사함을 느끼고 있습니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
적어도 응용 과학의 분야에서는 앞으로 단일 분야로서 원하는 연구를 해나가기는 쉽지 않다는 생각이 많이듭니다. 저희 연구실에서 진행중인 연구 또한 여러 학문간의 복합적이고 융합적인 사고가 상당히 중요하기 때문에, 배움에 대한 열정을 가지고 뛰어든다면 좋은 연구를 해나갈 수 있을 것입니다.
5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
생체 내 다양한 현상을 규명하기 위한 높은 성능의 형광 프로브는 그 광학 효율, 안전성, 선택성 등에 촛점을 맞춰서 지속적인 연구가 이루어지고 있습니다. 특히 암이나 알츠하이머병 등의 중증 질환의 바이오 마커를 대상으로한 우수한 성능의 저분자 기반 형광체(small-molecular fluorophore)의 개발이 앞으로 박사과정의 주요한 목표입니다. 제가 하는 연구는 하나의 Tool을 개발하는 것에서 그치겠지만, 이 Tool을 활용해 누군가가 더욱 진보된 연구를 수행할 수 있도록 하여 기초과학 분야의 진보에 기여하고 싶습니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....
해당 연구를 성공적으로 마무리하기까지, 마음으로 지도해주신 김종승 지도 교수님께 감사의 말씀 올립니다. 아울러 항상 큰 힘이 되어 주신 우리 MTL 식구들, 특히 해당 연구를 함께 진행한 나현지 후배에게 감사인사 전합니다. 무엇보다도 긴 시간 박사과정 진행하는 동안 묵묵히 응원해주고 계시는 저희 가족들에게 진심으로 감사의 말씀 전하며 인터뷰를 마치겠습니다.
#Angiography
#NIR fluorescence imaging
#Xanthene derivatives
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