한빛사 인터뷰
- 등록2024-01-05
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1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
본 논문은 저분자 콜라겐 펩타이드의 경구 생체 이용률을 높이기 위해 점막 접착성과 밀착연접 개방성을 지니는 키토산 미세 캡슐에 탑재한 연구입니다. 키토산 미세 캡슐은 식의약품의 경구 생체 이용률을 증가시키기 위해 다양하게 연구되고 있는데 콜라겐 펩타이드 같이 분자량이 낮고 친수성이 높은 물질들은 탑재 효율이 낮은 단점이 있습니다. 이를 극복하고자, 저희는 기존의 이온 경화제인 트리폴리인산나트륨 대비 3개의 인산기를 더 지녀 강력한 전하를 띠는 피틴산이라는 이온 경화제를 활용하여 콜라겐 펩타이드를 키토산 미세 캡슐에 탑재하였습니다. 합성 시, 키토산, 콜라겐 펩타이드, 피틴산 용액의 농도와 피틴산 용액의 pH를 최적화함으로써 고함량 (70% 이상의 탑재 효율) 콜라겐 펩타이드를 안정적으로 탑재하였고 캡슐의 이온 가교도를 조절하여 미세 캡슐의 크기, 모양, 밀도, 공극에 변화를 주어 소화관 내 방출 거동 및 경구 생체 이용률에 변화를 주었습니다. 최적화된 미세 캡슐은 소화관 내 체류 시간 증대, 조절 방출 등을 통하여 원물 대비 혈중 농도 지속 시간(AUC), 최고 혈중 농도 (Cmax), 최고 혈중 농도 도달 시간(tmax)을 각각 1.5, 3.4, 8.0배까지 증가시켰고 이는 체내 흡수율 증가를 위해 콜라겐 펩타이드를 미세 캡슐화한 첫 연구로 알고 있습니다. 시중에 다양한 먹는 콜라겐 펩타이드 제품이 판매되고 있는데 개발된 캡슐은 먹는 콜라겐의 체내 흡수율 및 피부 전달 효과를 획기적으로 증가시켰을 뿐만 아니라 분말, 정제, 액상, 젤리 등 다양한 형태로 대량 생산과 제품화가 가능하기 때문에 산업적으로 바로 응용이 가능합니다. 이번 연구 결과를 바탕으로 이 연구에 공동 참여한 연세유업에서 캡슐의 제품화 단계가 진행 중이며, 2024년 상반기 피부 기능성 건강 발효유를 출시할 예정입니다.
사실 키토산 미세 캡슐은 이번에 처음 연구된 것이 아니고 유구한 역사를 자랑하는 경구 투여 제제입니다. 이 전부터 저분자 콜라겐 펩타이드 뿐만 아니라 인슐린, 프로바이오틱스, 핵산 약물 등을 탑재하였으며 합성 방법에 관해서도 다양한 연구가 진행되어왔습니다. 근래에는 연구의 산업적 응용이 중요시되고 있는데 키토산은 지구상에서 두 번째로 풍부한 천연고분자이고 키토산 미세 캡슐은 합성법이 간단하고 경제적이며 다른 의약품이나 생리활성 물질에도 적용 가능하기 때문에 산업적으로 매우 우수합니다. 이를 바탕으로 키토산 미세 캡슐은 건강 식품을 넘어 약물의 경구 투여 제제 산업화에 이바지할 수 있다고 자부합니다. 약물의 경구 투여는 자가 복용이 가능해 편리성 및 경제성이 높은 장점이 있지만 정맥 투여 대비 생체 이용률이 낮은 단점이 있습니다. 특히 부작용이 낮고 효능이 높아서 차세대 의약품으로 각광받고 있는 바이오의약품 같은 경우는 상대적으로 분자량이 크고 구조가 복잡하기 때문에 생체 이용률이 극적으로 낮아지기 때문에 경구 투여 산업화의 진입 장벽이 매우 높습니다. 바이오의약품 경구 투여 제제는 전세계적으로 다양한 연구가 진행된 반면에 산업적 성과는 매우 미진한 편입니다. 저는 키토산 미세 캡슐 기반 기술이 바이오의약품 경구 투여 제제 산업에 게임 체인저 (Game changer)가 될 수 있을 것이라고 자부합니다. 연구과정에서 생긴 특별한 에피소드는 없습니다. 다만 평소보다 많은 연구원들이 이 프로젝트에 참여하게 되었는데 그만큼 모두가 열심히 자기 역할을 해주셔서 좋은 결과를 얻은 것 같습니다. 이 자리를 빌어 연구에 참여해주신 연세대학교 노영훈 교수님, 김태형 박사님, 남건욱 박사님, 안승환 연구원님, 황신하 연구원님, 이유연 연구원님, 조성연 연구원님, 강릉원주대학교 최기영 교수님, 유상권 교수님, 한화승 박사님, 성균관대학교 박재형 교수님, 조동규 교수님, 경북대학교 최덕영 교수님, 동양미래대학교 이현아 교수님, 뉴트렉스테크놀러지 박지용 연구소장님, 연세유업 유원규 연구소장님, 김상원 연구원님께 감사 인사를 드립니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.
제 소속 기관은 연세대학교 생명공학과 핵산나노공학 연구실 (지도교수: 노영훈)입니다. 연세대학교에서 학, 석사 취득 후 Cornell University에서 석, 박사 (지도교수: Dan Luo)를 취득하셨고 MIT에서 박사 후 연구원 (지도교수: Paula T. Hammond)으로 경력을 쌓으시면서 다양한 연구를 수행하였습니다. 이를 바탕으로 핵산나노공학 연구실은 핵산(DNA, RNA)과 다양한 생체분자, 유기, 무기소재를 결합하여 새로운 기능성 하이브리드 생체재료 개발 및 응용 연구를 수행하고 있습니다. 특히 교수님께서는 개발된 다기능성 생체소재를 이용하여 생명공학, 의학, 식품, 화장품, 헬스케어와 같은 다양한 산업화 분야로의 응용에 관심이 많으셔서 연구 기관 뿐만 아니라 다양한 기업들과의 공동연구에 힘쓰고 계십니다.
3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
연구활동을 하면서 평소 제일 많이 느끼는 점은 “연구 참 어렵다.”입니다. 다른 사람들이 하지 않은 연구를 진행하려면 레퍼런스가 부족하고 레퍼런스가 충분한 연구를 진행하려면 독창성이 부족한 딜레마에 항상 빠지곤 했습니다. 따라서 그 균형 잡힌 연구가 좋은 연구라고 생각하는데 신입생 때는 이 균형을 잡는 것이 너무 어려웠습니다. 그러나 선배들의 프로젝트에 참여하면서 시나브로 균형을 잡는 것에 대한 감각이 생기게 되었고 어느 순간부터는 지도 교수님께 당당히 연구적인 의견을 내고 선후배들과 자유롭게 연구적 고찰을 하는 저를 발견하면서 내가 많이 성장했다고 스스로 생각하며 자부심을 느끼게 되었습니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
각자 다른 목표를 가지고 이 분야로 진학하겠지만 진학 당시에 부푼 기대감과는 달리 연구자의 삶을 살아가다 보면 성공보다는 실패를 더 많이 경험하면서 조바심과 좌절감을 느끼는 날이 올 것입니다. 본인의 실험 결과가 잘 안나와 동기나 후배의 연구 성과가 먼저 나올 수도 있고 본인의 예상과는 달리 본인의 성과를 지도교수님이나 선배들로부터 크게 인정을 못 받을 때도 있겠지만 그럴 때마다 주저앉지 말고 계속 나아가라는 말씀을 드리고 싶습니다. 그렇게 나아가다 보면 언젠가는 본인의 연구가 인정 받는 날이 올 것입니다.
5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
2024년 2월에 박사 학위 취득 예정이며, 졸업 후 당분간은 본 연구실에서 박사 후 연구원으로 지낼 예정입니다. 그 후에는 미국 내 해외 우수 대학에서 박사 후 연구원 연수를 계획하고 있습니다. 본 연구 후속 작으로 키토산 등의 생체고분자를 활용한 경구 투여 제제 합성 연구를 지속적으로 진행하고 있습니다. 특히 바이오의약품 같은 경우 부작용이 낮고 효능이 높지만 저분자 화합물 대비 복잡한 구조 때문에 경구 생체 이용률이 매우 낮아서 이와 관련 연구를 꾸준히 진행할 계획입니다. 또한 다양한 연구 분야를 다루는 연구실 특성상 핵산 약물 (AS-ODN, siRNA, miRNA, mRNA 등)이나 생체고분자 (alginate, cellulose, chitosan, pectin)를 융합한 연구를 진행하고 있습니다. 관련하여 연구할 것이 많기 때문에 추후 소속을 옮기더라도 본 연구실과 지속적으로 공동 연구를 진행하여 좋은 연구적 성과를 내고 싶습니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....
제가 연구를 할 수 있기까지 많은 사람들의 도움이 있었는데 항상 저를 응원해주는 저의 가족, 친척, 친구들한테 사랑한다는 말을 하고 싶습니다. 그리고 연구적으로 많은 도움을 주신 여러 분들 (지도교수님, 공동연구 교수님들, 학부시절부터 연을 이어가고 있는 여러 교수님들, 연구실 선배/동기/후배/인턴 분들)에게 이 자리를 빌어 감사의 인사를 드립니다.
#Collagen peptide
#Chitosan-phytic acid microcapsule
#Controlled gastrointestinal delivery
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