한빛사 인터뷰
- 등록2024-08-02
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1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
세포치료제는 살아있는 세포를 배양하여 질환을 치료하거나 예방하는 기술로, 기존 약품의 한계를 뛰어넘어 암을 비롯한 다양한 난치병 치료법으로 주목받고 있습니다. 하지만, 이식 후 환자의 면역 거부 반응을 예방하기 위해 장기간 면역억제제를 투여해야 하기 때문에 임상 적용이 제한되어 왔습니다. 따라서 현재까지 이식된 세포를 반투과성 막으로 캡슐화(encapsulation)하여 환자의 면역계로부터 보호하는 연구가 많이 진행되었습니다. 특히, 갈조류에서 얻은 알지네이트(alginate polymer)는 생체적합성이 높기에 캡슐화에 많이 사용되는 천연 생체 재료 중 하나입니다. 이러한 알지네이트는 알지네이트의 구루론산(guluronic acid)과 2가 금속 이온 (Ca2+)이 이온적으로 상호작용하여 3차원 네트워크를 형성할 때 겔화(gelation)되어 조직 공학에 응용되고 있습니다. 하지만 체내에 많이 존재하는 1가 양이온 (Na+)은 2가 양이온 (Ca2+)과 교환되어 하이드로겔의 상전이를 초래할 수 있습니다. 이로 인해 알지네이트 미세캡슐 자체가 점차 용해되고 팽창하여 미세캡슐의 수명을 단축시키고 캡슐화된 세포를 면역 시스템에 노출시킬 수 있습니다. 따라서 알지네이트 미세캡슐에 적절한 기계적 강도(mechanical strength)를 부여하여 캡슐화된 세포를 면역 반응으로부터 보호하는 것이 중요합니다. 이를 위해 저는 녹차에서 유래한 epigallocatechin-3-gallate (EGCG)를 사용하여 알지네이트 미세캡슐 표면 코팅 재료로 사용하였습니다. EGCG 이합체는 자가산화반응 및 horseradish peroxidase (HRP) 효소를 통해 강력한 공유결합을 형성하여 알지네이트 미세캡슐의 기계적 안정성을 향상시켰습니다. 이렇게 향상된 기계적 강도를 바탕으로 체내에서 장기간 동안 캡슐화된 세포를 보호하여 기능성을 유지시켰습니다.
본 연구에서 개발된 EGCG기반 알지네이트 마이크로캡슐은 세포치료제의 장기간 안정성 및 효과를 더욱 높일 수 있을 것입니다. 또한, 이러한 플랫폼은 다양한 질환에 대한 치료 가능성을 확대하고, 세포치료제가 상용화되는 데 중요한 역할을 할 것으로 생각합니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.
본 연구는 한양대학교 생명공학과 바이오나노공학융합연구실 (Advanced NanoBioengineering and Confluence Lab)에서 진행되었습니다. 본 연구실은 나노생물공학 개발 중심의 혁신적인 연구를 선도 중이신 이동윤 교수님 지도 하에 다양한 분야의 연구를 수행하고 있습니다. 특히, 조직공학/세포치료제 측면에서의 혁신적인 접근을 통해 자가호흡 소재의 개발에 주력하고 있으며, 약물 전달 나노 입자 기반 염증 반응 억제제와 펩타이드 기반 항비만치료제의 연구를 통해 질병 예방과 치료에도 기여하고자 노력하고 있습니다. 또한 넓은 연구 네트워크를 바탕으로 다양한 학문적 배경을 가진 연구원/교수님들과도 함께 공동 연구를 활발하게 진행하고 있습니다. 이동윤 교수님을 필두로 학생들은 Nature communications, Journal of Controlled Release, Small, Biomaterial 등과 같은 저명한 저널에 뛰어난 연구 결과를 보고하고 있어 대내외적으로 크게 주목을 받고 있습니다.
3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
저는 석박사 과정생으로 현재 4년차입니다. 학위 중 가장 힘들기도 하고 내가 과연 잘하고 있는 것인지 의문이 많이 들고 있는 시기라고 생각합니다. 당연히 처음부터 제가 세운 연구 가설 및 실험 계획이 처음부터 잘 성립하거나 수행되지 않았습니다. 하지만 겪어보니 이러한 실패를 바탕으로 탄탄히 쌓아 올린 제 실험 경험은 그 누구도 무시하지 못할 저만의 커리어가 되었고, 저도 모르게 자리매김한 연구적인 지식은 이제 후배에게 조언을 해줄 수 있는 위치가 되었습니다. 이처럼 천천히 성장하고 있는 저 자신을 알게 될 때에 크게 보람을 느끼는 것 같습니다. 뿐만 아니라 연구자라면 최고의 쾌감을 느낄 때는 내가 세운 연구적 가설과 실험 계획을 바탕으로 실험을 진행했을 때, 연구 결과가 성공적으로 나오고 누군가에게 인정받는 순간이 아닐까 싶습니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
제가 감히 누군가에게 조언을 해준다는 것이 정말 조심스럽고 부족하지만, 열정과 끈기를 잃지 않고 끝까지 버텨서 이겨내라고 말씀드리고 싶습니다. 석사는 2년, 석박사 및 박사는 최소 4-5년으로 결코 짧지 않은 시간이지만, 의미있고 성공적인 연구 결과를 얻는 데 결코 길지 않은 시간이기도 합니다. 특히나 세포 및 동물 실험이 많은 바이오 분야에서는 실험적으로 능숙해지고 오차를 줄이기 위해서는 많은 시간 투자가 필요합니다. 단순히 이론으로만 접근했을 때와 실험했을 때에 얻은 결과들은 상당한 괴리감이 존재하며 여기서 발생하는 실패와 좌절을 이겨내려면 마인드 컨트롤도 필수적입니다.
하지만 제가 바이오 분야에서 좀더 오래 연구한 입장에서 느끼는 바로는 조급해 하지 않고 꾸준하게 나아가다 보면 자신이 노력한 만큼 훌륭한 성과를 얻어낼 수 있을 것입니다. 그리고 실패에 안주하지 않고 실패한 결과와 과정을 면밀히 살피며 원인을 파악하고, 관련 논문들을 찾아 탐독하거나 주변 자문을 구하면서 새로운 방향을 모색해 나가야 합니다. 저도 그렇듯 누구에게나 달갑지 않은 실패이지만 새벽이 오기 전이 가장 어둡다라는 말이 있듯이 버텨서 이겨내시길 바랍니다.
5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
현재 진행 중에 있는 연구는 광합성을 바탕으로 산소를 생성하는 엽록체 (chloroplast)를 산소 공급원으로 하여 산소 전달 생체소재 (Oxygen-releasing biomaterial)를 개발하고 있습니다. 이는 세포 이식 시 발생되는 저산소 환경에 의한 치료용 세포의 생존율 감소를 극복하기 위해 산소 전달 소재 내에 캡슐화하여 진행되고 있으며, 엽록체의 산소 생성을 증가시킬 수 있는 펩타이드도 추가적으로 사용하여 산소 생성을 최대화하고 있습니다. 캡슐화 뿐만 아니라 세포 자체에 산소 공급원으로서 엽록체를 직접 부착시키고 이 메커니즘을 규명하여 산소 공급 효율을 극대화하는 연구도 새롭게 진행할 예정입니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....
부족한 저를 항상 아낌없는 조언과 응원으로 여기까지 이끌어주신 이동윤 지도 교수님께 진심으로 감사 인사드리고 싶습니다. 교수님의 무한한 신뢰와 지원 덕분에 좋은 결실 맺을 수 있었습니다. 저도 교수님의 기대에 부응할 수 있는 자랑스러운 제자가 될 수 있도록 최선을 다하겠습니다. 또한 본 연구에 참여해주신 이재빈 선배님, 최기명 이사님께도 깊은 감사 인사 전합니다. 언제나 든든하고 의지할 수 있는 정말 소중한 시진언니, 리아언니, 채림언니께도 감사 인사 드리며, 항상 필요할 때만 찾지만 친절하게 디스커션 해주고 도움주시는 김형식 박사님께도 감사 인사 전합니다. 뿐만 아니라 못된 방장이지만 잘 따라와주는 가영이, 태균이, 세원이, 영재, 지현이, 혜림이, 유경이, 새연이, 형준씨 모두 감사합니다.
마지막으로 부족함 없이 학위과정을 할 수 있게끔 지원해주시고 언제나 제 편이 되어주는 우리 가족 감사합니다. 정말 많이 사랑합니다.
#Cell therapy
#Cell encapsulation
#Tissue engineering
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