한빛사 인터뷰
- 등록2024-01-24
- 조회1,224
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
비만은 과도한 칼로리 섭취로 인해 지방 저장 및 에너지 비축의 주요 부위인 백색 지방세포에 지질이 축적되는 것을 특징으로 합니다. 현재 전 세계 인구의 39%인 약 31억 2천만 명이 비만으로 분류되고 있으며, 이로 인해 제2형 당뇨 및 비알콜성 지방간 등 대사질환의 환자 수가 급격히 증가했습니다. 이를 예방하고 치료하기위해 식욕을 감소시키는 등의 신약 개발이 되고 있으나 아직 불충분한 효능과 부작용때문에 지방세포 자체의 지질대사를 개선하고 에너지 대사를 늘리는 메커니즘의 연구가 매우 절실한 실정입니다.
FABP (Fatty Acid Binding Protein) 단백질의 경우 세포 내 지질의 출반입을 관여하는 지질 샤페론으로써 역할을 수행합니다. 특히 지방세포에서는 FABP4와 FABP5가 지방세포 내 지방산의 반입과 축적을 촉진하는데, 본 연구에서는 두 종의 shRNA가 담긴 플라스미드 DNA를 지방세포 특이적으로 전달하여 세포 내 지질대사를 정상화를 정상화하는데 그 목표가 있었습니다. 이를 매개하기 위해, 저희 연구팀은 플라스미드 DNA를 지방세포 표적 비 바이러스성 유전자 전달체 (PBP9R)와 결합하여 자가조립 올리고펩토플렉스 (Self-assembled Oligopeptoplex, 이하 SA-OP)를 개발했습니다. SA-OP는 체내에서 지방세포 표면에 과발현된 프로히비틴 단백질을 표적하여 지방세포에만 특이적으로 플라스미드 DNA를 전달하게 됩니다. 그 결과 식이 유래 비만 및 제 2형 당뇨 동물모델에 SA-OP가 탑재된 마이크로니들 주 3회 6주간 패치를 부착했을 때, 체중감소, 인슐린 민감성 개선, 혈중 지질량 감소, 염증 감소 및 지방간 개선의 유의미한 효과를 검증했습니다.
본 유전자치료제 기반 신약인 SA-OP는 유전자치료제의 보관 및 운송 시 안정성을 확보하고, 복용편의성을 증대하기 위해 생분해성 Self-locking Microneedle(LMN)에 탑재되었습니다. LMN의 형태는 단순한 원뿔형과 달리 날카로운 상층부, 탑재량이 많아진 넓은 중간부, 피부 침투 정확도를 향상시킬 좁은 바닥부로 구성되어 있습니다. 구조적 이점에 따라 표면이 불규칙하고 울퉁불퉁한 피부에서 LMN의 극대화된 약물전달 효능을 예상할 수 있었습니다. 더불어, 내부의 히알루론산 구조체 덕분에 내부에 탑재된 SA-OP는 장기 보관시에도 지방세포 표적효과와 유전자 억제효과를 유지하였습니다. 본 연구에서는 기존 SA-OP 주사제와 비교검증함으로써, 마이크로니들 플랫폼 기술을 통해 유전자치료제의 보관 및 운송상의 약점을 극복할 수 있는 발판을 구축했습니다.
따라서, FABP4 및 FABP5의 지방세포 특이적 억제가 항비만 치료를 획기적으로 개선하는 차세대 치료 전략임을 입증할 수 있는 사례가 되었으며, 비만 및 당뇨병을 비롯한 다양한 대사질환에 적용할 수 있는 약물 전달 기술이 될 것임을 시사하였습니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.
본 연구는 한양대학교 생명공학과 바이오의약연구실(Biopharmaceutical Research Laboratory, BRL)에서 진행되었습니다. 약물전달시스템 (Drug Delivery System)으로 오랜기간 연구를 수행해 오신 김용희 교수님의 지도편달 아래에 다양한 연구를 수행하고 있습니다. 본 연구실은 약물전달시스템이라는 큰 주제 아래 현재 (1) 나노입자 기반 항암면역치료 시스템 (2) 염증질환 및 대사질환 치료를 위한 비바이러스성 유전자 전달 시스템 (3) 차세대 생분해성 마이크로니들 기반 약물전달 시스템에 관한 연구를 진행하고 있습니다. 약물 및 유전자 전달 플랫폼에 대한 풍부한 경함과 폭넓은 지식을 바탕으로 다양한 연구를 수행하고 있으며. 궁극적으로 본 연구실은 수준 높은 항암면역치료제 그리고 대사질환 및 염증질환치료제 등을 개발하는 것에 힘쓰고 있습니다. [연구실 홈페이지] http://hanyang-brl.com
3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
김용희 교수님의 세심한 지도하에 5년간 진행했던 연구활동은 항상 끊임없는 도전의 연속과 견문을 넓히며 성장할 수 있는 기회였습니다. 생물학과 생체재료들의 기본적인 이해부터 가설을 세우고 끊임없이 검증하는 일련의 과정들은 때로는 힘든 시련을 동반하지만, 그때마다 곁에서 응원하며 함께해준 동료들이 있어 끝까지 할 수 있었던 것 같습니다. 생명공학의 꽃은 저희가 연구하고 검증하는 가설들과 치료제들이 실생활에 영향을 미쳐, 많은 사람들의 행복과 편의를 증대시키는 것에 그 목표가 있다고 생각하는 만큼, 앞으로도 무수한 연구들이 그 가치를 인정받길 기원합니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
연구생활을 하다보면 예상과 다른 결과들과 마음대로 되지 않는 일들에 의해 흔들리는 시기가 찾아올 수 있다고 생각합니다. 그럴수록 기존 연구결과들과 자신이 진행해온 일들에 대해 회의감 역시 커질 수밖에 없었던 것 같습니다. 그럴 때 일수록 자신을 믿고, 다시한번 나의 길을 되돌아보는 순간들이 필요한 것 같습니다. 많은 연구자분들이 자신의 손으로 새로운 가설을 증명해 나가는 즐거움, 성취감 그리고 보람을 느낄 수 있길 바랍니다.
5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
최근 연구들에서는 대사질환 혹은 암에 있어서 관여되는 다양한 질환세포와 면역세포들이 질환 특이적으로 에너지대사 및 항상성 조절과정이 변형되고 있다는 보고가 계속되어지고 있습니다. 저는 지방조직, 간 췌장 등과 같은 대사조직들 내 에너지 대사의 불균형을 리모델링하여 대사성질환의 치료를 도모하고자 하며, 대사항암제 분야에서도 치료 유전자 후보군을 발굴하여 개선된 면역항암 병용요법을 도모하는 연구를 진행하고 있습니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....
학위과정동안 누구보다 따뜻한 조언들과 관심으로 지도해주신 김용희 교수님께 가장 큰 감사를 드리고 싶습니다. 연구자로서 가져야할 덕목들에 대해 세심하게 알려주신 덕분에 지금의 저로서 성장할 수 있었음에 감사드립니다. 더불어, 논문을 진행하고 완성하는데 있어 많은 도움주시고, 항상 더 큰 꿈을 바라보게 해주시는 Shayan Fakhraei Lahiji 박사님께도 감사의 말씀드립니다. 같이 연구를 마무리하는 동안 같이 서로 응원해주며 힘을 내게 해주었던 희경이, 유하, 승환이 그리고 한석이게도 감사의 마음 전합니다. 그동안 연구실 생활뿐만 아니라 9층에서 희로애락을 같이하며 친구로서 많은 도움을 준 BRL, AGB 그리고 LIT 친구들에게도 감사합니다. 마지막으로, 이 모든 여정에 있어 항상 든든하게 저를 믿어주시는 부모님께 감사와 사랑의 말씀드리고 싶습니다.
#Transdermal gene delivery
# Self-locking microneedle
# Anti-obesity gene therapy
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