한빛사 인터뷰
- 등록2023-03-10
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1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
단백질 의약품은 화학 약물 대비 높은 약효와 낮은 독성으로 제약산업에서 주목받고 있습니다. 하지만 단백질 의약품은 혈액에 주입될 시, 빠르게 제거되어 약물의 반복 투여가 필요하고 이에 따라 환자에게 약물의 반복 주입과 비용 부담이 늘어나는 문제점이 있습니다. 이러한 문제를 극복하기 위해 주사할 수 있는 수화젤 (injectable hydrogel)에 단백질 의약품을 담지하여 반감기를 연장하는 방법은 실제 환자에게 적용하기에 편의성이 높기에 많은 연구가 이루어지고 있습니다.
주사 가능한 수화젤에서 약물의 방출 속도를 줄이는 것은 약물의 지속성 측면에서 유리합니다. 그렇기에 수화젤과 단백질 약물의 결합력을 증가시키는 방법이 꾸준히 이루어졌습니다. 예를 들어 리간드를 이용하여 단백질 약물과 결합을 하거나 정전기 상호작용(electrostatic interaction)을 강화하는 방법을 통해 약물과의 결합력을 증가시켜 방출 속도를 늦추고 반감기를 연장했습니다. 하지만 이를 위해 수화젤 혹은 단백질 약물에 추가적인 공정이 필요하며, 이 과정에서 단백질 약물의 약효가 저해되는 문제점이 있습니다.
본 연구팀에서는 단백질 약물에 유전적으로 전하를 증폭할 수 있는 펩타이드를 결합하여, 추가적인 공정 없이 수화젤에서 약물 방출 속도를 조절하는 플랫폼 기술을 개발하여 실험했습니다. 양전하를 증폭할 수 있도록 라이신(lysine)을 포함한 태그(tag)와 음전하를 가지도록 아스파트산(aspartic acid)를 가지는 약물을 통풍 단백질 치료제인 요산산화효소(urate oxidase)에 결합하였습니다. 이후, 양전하를 가지는 수화젤에 포집하여 약물의 방출 속도, 반감기 그리고 요산 분해 효과를 검증하였습니다. 실험을 통해 수화젤과 결합력이 클수록 약물 방출 속도가 느려지고, 이에 따라 약물의 반감기를 기존 50시간에서 100시간으로 연장했습니다. 약물의 주입 이후 4일이 지나도 요산 분해 효과를 보이며, 치료용 단백질의 약효 지속성을 향상할 수 있었습니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.
본 연구는 광주과학기술원 신소재공학부 기능성 단백질 공학 연구실 권인찬 교수님과 성균관대학교 화학공학과 김재윤 교수님 지도아래 수행되었습니다. 기능성 단백질 공학 연구실은 크게 단백질 의약품, 효소 공정 그리고 희귀 자원 회수 플랫폼 개발을 하고 있습니다. 저희 연구실은 교수님의 열정적인 연구지도와 디스커션이 활발하게 이루어지며, 이를 통해 실용화가 가능한 단백질 공학 기술 개발을 위한 환경이 조성되어 있습니다.
3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
다양한 단백질 약물과 이를 응용하는 방법에 대한 연구를 하며, 실제 산업에서 개발되는 약물 및 차세대 약물에 대한 고민을 할 수 있는 부분이 즐겁다고 생각합니다. 연구실 멤버들과 교수님과의 디스커션을 진행하며 기존 연구의 한계점, 해결책 그리고 이를 위한 가설이 실험 결과와 일치할 때 가장 보람을 느낍니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
아직 많이 부족하기에 도움이 되는 말씀을 드리기에 조심스럽습니다. 제 경험을 조심스럽게 말씀드리자면 연구원들과 활발한 디스커션을 하며 생각지도 못한 문제 해결 방법 및 아이디어를 얻은 적이 많았습니다. 또한 연구원분들의 도움을 받아 해결될 수 있는 문제가 많기에 서로 돕는 관계를 유지하면 큰 힘이 될 것으로 생각합니다.
5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
단백질 약물은 짧은 반감기 이외에도 면역원성과 질병 타깃 능력 등 발전될 수 있는 부분이 많다고 생각합니다. 다양한 문제들에 대해 극복이 가능한 플랫폼 시스템 개발 및 바이오베터를 개발 연구를 진행하고 싶습니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....
우선, 항상 열정적인 지도를 해주시고 학생들의 복지에 신경을 써주시는 권인찬 교수님 정말 감사합니다. 또한 공동 연구를 진행하며 논문 출판 과정에 큰 도움을 주신 김재윤 교수님 감사합니다. 연구에 최선을 다해주시고, 매번 상세한 설명 및 적극적인 디스커션을 해주신 김동희 선생님께도 감사드립니다. 마지막으로 매번 도움을 주는 연구실 멤버들에게도 감사합니다.
#치료용 단백질
#수화젤
#반감기
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