한빛사 인터뷰
- 등록2024-03-11
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1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
인체에는 뇌혈관장벽(Brain-Blood Barrier)이나 피부장벽(Skin Barrier)과 같은 생물학적 장벽이 존재하여 외부의 유해물질로부터 우리 몸을 보호합니다. 그러나 이러한 장벽으로 인해 약물 전달이 어려워집니다. 그 중 피부장벽은 피부의 최외각층 (Stratum corneum)으로 여러 겹의 죽은 각질세포와 세라마이드, 지방산, 콜레스테롤 등으로 구성되어 있어 500Da 이하의 저분자 물질의 경우 일부는 paracellular pathway를 통해 침투할 수 있지만 그 효율이 매우 떨어집니다. 이에 따라 Microneedle이나 전기영동, 나노입자 (Nanoparticle), 촉진제 (Enhancer) 등의 경피약물전달 시스템 (Transdermal drug delivery system)이 개발되고 있습니다.
본 연구에서는 세포투과 펩타이드 (Cell penetrating peptides, CPPs)와 항균 펩타이드 (Anti-microbial peptides, AMPs)의 물리화학적 특성을 통계학적으로 분석하여 새로운 서열을 도출하고 이를 기반으로 새로운 세포 간 투과 펩타이드 (Transcellular peptides)를 디자인하였습니다. 이를 다양한 세포 및 피부 투과능 실험 (Flowcytometry, Live cell imaging, Franz diffusion cell test, confocal imaging with mouse skin tissue)을 통해 효율을 확인하였습니다. 더불어, 이 펩타이드의 약물 전달 효율을 확인하기 위해 피부가 두꺼워져 더욱 약물 전달 효율이 떨어지는 건선 (Psoriasis) 모델을 선택하고 결합을 위한 적절한 약물을 생강 유래 추출물에서 Computational docking과 In vitro test를 통해 새로운 항염 효과의 PDE4 inhibitor를 발견하였습니다.
새롭게 디자인된 세포 간 투과 펩타이드와 PDE4 inhibitor를 화학적 결합을 통해 새로운 Peptide-drug conjugate (PDC)를 형성하였고 이를 건선 모델에 적용하여 고기능성의 항염효과를 확인하였습니다. 이 연구는 새로운 펩타이드 개발을 통한 경피 약물 전달의 효율성을 높일 뿐 아니라 타겟 질병에 따라 다양한 약물을 결합한 PDC의 높은 가능성을 제시하고 있습니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.
본 연구는 성균관대학교 나노공학과 및 글로벌바이오메디컬공학과 김용호 교수님의 단백질 디자인 연구실 (https://www.yhproteinlab.com/)에서 수행되었습니다. 해당 연구실은 분자생물학을 기반으로 Computational design 기법을 이용하여 새로운 펩타이드와 단백질을 개발하고 이를 통해 약물전달 (Drug delivery), 유전자 전달 (Gene delivery), 바이오센서 (Biosensor) 등 다양한 분야의 연구를 진행하고 있습니다.
3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
처음 자연의 단백질에 대한 기본적인 이해부터 현재까지 동일 분야의 연구 트렌드를 파악하고 기획했던 연구는 저의 가설을 계속적으로 검증하는 과정으로 언제나 힘든 시련을 포함하고 있습니다. 그때마다 자신의 일처럼 머리를 맞대고 논의를 해주거나 항상 응원해준 동료들이 있어 그 시련을 헤쳐나갈 수 있었습니다. 또한 그 시련 끝에 나의 가설을 검증한 결과를 얻고 이를 통해 많은 사람들의 편의가 증대될 수 있을 것이라는 희망을 통해 큰 보람과 자부심을 느낄 수 있었습니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
모든 연구자들은 연구를 진행하면서 한번쯤은 결과가 나오지 않고 시간은 계속 흘러 조바심이 나서 큰 절망에 빠질 순간이 있을 것이라 생각합니다. 이때는 어려움을 이미 겪어본 선배들과 나의 연구를 다른 시각으로 바라볼 수 있는 후배들이 항상 함께하는 것을 생각하고 동료와 많은 이야기를 나누는 것이 가장 좋은 해결 방법이라고 생각합니다.
5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
현재 펩타이드와 저분자 물질이 결합된 하이브리드 바이오소재에 대한 연구를 해오고 있습니다. 이는 다양한 기능성의 펩타이드와 저분자 물질을 조합하여 수많은 기능의 바이오소재 개발을 할 수 있을 것으로 생각됩니다. 특히 저분자 약물의 전달 효율을 높이기 위한 전달/타겟 펩타이드를 결합한 PDC 연구는 실제 사람에게 적용할 수 있어 졸업 후에는 새로운 신약을 개발하여 많은 사람에게 도움이 되고 싶습니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....
학위과정 동안 많은 조언과 관심으로 연구를 지도해주신 성균관대학교 김용호 교수님께 감사를 드립니다. 더불어, 논문을 진행하고 완성하는데 있어 많은 도움을 주신 한국과학기술연구원 (KIST)의 함정엽 박사님, 김진철 박사님께도 감사의 말씀드립니다. 또한 같이 연구를 진행하고 논문을 완성한 하연이와 다른 PDL 선후배에게도 감사합니다. 마지막으로 긴 학위기간동안 묵묵히 저를 믿고 응원해주신 부모님께 감사의 말씀을 드리고 싶습니다.
#Peptide-Drug conjugate (PDC)
# Transdermal drug delivery
# Psoriasis-like inflammation
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