한빛사 인터뷰
- 등록2022-12-28
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1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
COVID-19 mRNA 백신을 포함하여, 약물전달 및 영상진단 등에 활용되는 나노입자는 표면에 대부분 Poly (ethylene glycol) (PEG)라는 친수성 고분자가 활용되고 있습니다. PEG는 수 많은 물분자를 함유하는 화학적 특성을 갖고, ethylene oxide 가 갖는 구조적 유연성으로 인해 비특이적인 생리물질 및 세포와의 상호작용을 줄여줍니다. PEG가 접합된 나노입자/약물의 생리환경에서의 안정성과 약동학적 성능을 높이고, 생독성도 매우 적기에, 다양한 곳에 약학, 의공학 등에 수십년간 활용되고 있습니다. 하지만 PEG는 적응 면역반응을 일으키게 되는 것이 알려져 있으며 PEG가 결합되어있는 나노입자, 약제를 여러번 투여하게 되면 면역 반응이 일어나거나 약효가 떨어지는 문제가 제시되었습니다.
이에 PEG의 구조와 매우 유사한 polyglycerol을 선형구조 및 다분지 (highly branched) 구조를 가지도록 합성하여, 생분해성 고분자 (Polylactic acid) 나노입자에 부착을 한 뒤에 약동학적-적응면역적 평가 (시간에 따른 혈내 농도, 생분포, Anti-PEG 를 포함한 항-고분자 항체의 생산 및 여러번 투여를 할 때의 약동학 분석) 를 하였습니다. 이에 나노입자 표면 고분자의 구조적 유사성과 면역반응의 상관관계를 조금이나마 더 밝히는 현상을 발견함과 동시에, 합성한 Polyglycerol의 명확한 성능평가를 통해 나노입자의 개발 지향점을 확인하는 연구를 발표하였습니다. 점점 많은 형태의 나노입자/고분자를 기반으로한 약물전달 방식이 적용되기 시작하면서, 고분자의 구조와 적응면역의 상관관계를 조금이나마 더 밝힐 수 있는 기초연구이자, 잠재적인 면역반응 및 부작용을 줄이는 화합물 연구에 도움이 될것으로 보고 있습니다. 특히 COVID-19 mRNA 백신을 맞은 사람들에게도 PEG 적응면역의 반응을 관찰한 바가 있기에, 면역 부작용을 줄이고 의공학적인 고분자 활용 및 개발은 지속적으로 이뤄질 것으로 보고 있습니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.
제가 소속해 있는 Yale University, Biomedical Engineering Department는 비교적 다양한 연구분야를 갖고 계신 전문가 들로 구성되어 있습니다. 무엇보다 다양한 의학 및 생명과학을 연구하고 계신 Yale의 Medical school 의 규모와 역동적인 연구 환경과 대단한 분들과의 공동연구를 할 수 있는 환경은 연구를 자유롭게 할 수 있는 좋은 환경입니다. 지도교수님이신 Mark Saltzman 의 지도하에 있는 연구실은 다양한 의대 교수 및 MD. Ph.D 학생들과 교수님과 공동연구를 하며, 생분해성 고분자를 기반한 유전자 및 항암제 등 약물전달을 통해 치료하기 어려운 질병을 치료하는 다양한 응용 방향을 연구를 하며 실증적인 검토 및 사업화도 동시에 진행하는 연구를 지향하고 있습니다.
3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
나노입자를 활용한 의공학 분야의 가능성을 다양한 형태로 확인이 되어 가며, 재료와 생리환경 및 생체조직의 상호작용 등을 수반한 기초학문에 필요성이 대두되고 있습니다. 해당 연구분야는 기술적으로 매우 새로운 것은 아니지만, 친수성 고분자의 구조에 따른 상호작용과 생분포 그리고 면역반응에 대한 연구를 통해 좀 실제적으로 학계에서 필요하고, 범용적으로 많은 생명/재료 등에 분야에 공학과 과학 두루 도움이 되는 연구를 하고 싶어 기존의 한국에서 진행하던 연구 방식과 다른 형태의 연구를 진행하고 성공적으로 논문을 작성하게 되었습니다. 새로운 현상을 발견하고, 해당분야를 새롭게 분야를 공부하며, 이를 검증하는 연구를 수행하며, 연구의 즐거움 및 자부심을 느낄 수 있었습니다. COVID-19 mRNA 백신 개발의 한 부분으로서 이 분야에 대한 연구도 제기 되는 것을 통해 직간접적으로 저의 연구가 조금이나마 도움이 될 것이라는 기대를 하며 큰 보람을 느끼게 되었습니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
약학에서도 마찬가지이겠지만, 생명 및 재료를 기반으로한 의공학적 응용 분야는 실증의 길이 사람을 대상으로 하기에, 신중하고 비교적 험난한 편입니다. 공학의 발전은 단순히 개개인의 연구의 결과가 아니라, 학계의 전반적인 발전과 성장과 성숙의 단계 속에서 서로 직/간접적인 영향을 받아가며, 다같이 성숙시키는 것입니다. 학계와 산업계의 큰 사회적 유기체 속에서 꾸준히 새로운 가능성을 확인하고, 검증하고, 교류를 하고, 가치를 확인하는 연구를 하며 작지만 기여를 하는 그 과정을 즐기다 보면, 예상치 않은 성과와 보람을 느끼게 될 것입니다. 지금 걷고 있는 여정은 다시는 돌아오지 않으시니 지금을 느끼시고, 감상하시고, 감사한 마음으로 누리시기 바랍니다.
5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
합성화합물의 생리환경과 상호작용의 복잡성과, 면역작용의 복잡성은 합성화합물을 활용한 면역조절, 면역조절 및 백신 개발 등의 분야에 할 것이 많음을 시사하고 있습니다. 친수성고분자의 개발과 약물전달의 효용성을 높이고, 추후에는 면역거부반응을 줄이는 물질을 제시하는 연구 등 나노의학에 필요한 합성화합물의 연구를 지속적으로 할 예정입니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....
독립적인 연구자를 양성을 지향하시는 현택환 교수님의 지도하에, 자발적으로 연구를 할 수 있기에 이 여정을 시작 할 수 있었습니다. 감사합니다. 무기화합물 및 무기나노입자를 기반으로 한 나노의학의 연구에서 고분자 나노입자 및 나노의학의 기초연구 및 면역 쪽으로 연구의 방향을 전환하면서 이 과정을 지켜보고 지속적인 지지를 해주신 지도교수 Mark Saltzman 교수님께도 감사의 말씀을 전해드리고 싶습니다. 연구 내외적으로 많은 부분에서 서희원 박사님께도 감사의 말씀을 드리고 싶습니다. 다양한 연구를 같이 진행하며 많이 고분자 합성을 같이 고민한 Yale University에 Biomedical engineering department 친구들과 동료들에게 그리고 이번 프로젝트 이외에도 같이 연구를 한 Yale Dermatology 연구팀에게 진심으로 감사의 말을 남깁니다. 이후에도 나노의학 및 의공학의 실증을 위한 지속적으로 기여하는 연구를 하며, 연구의 즐거움과 기여의 보람을 지속적으로 하고자 합니다. 감사합니다.
#Anti-PEG
#Polyglycerol
#Nanomedicine
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