한빛사 인터뷰
- 등록2024-08-19
- 조회383
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
현재 다양한 다당류가 치료 목적으로 사용되며, 그중 헤파린은 환자에게 안전한 가장 널리 사용되는 생체 분자입니다. 헤파린은 약 100년 동안 임상에서 사용된 FDA 승인 항응고제입니다. 리바록사반과 같은 직접 경구 항응고제가 등장했음에도 불구하고, 헤파린과 그 유도체는 여전히 임상에서 가장 널리 사용되는 항응고제입니다.
항응고 치료로 LMWH(저분자량 헤파린)를 사용하는 경우, UFH(미분획 헤파린)와 비교한 개선에도 불구하고 투여 경로가 불편하고 반감기가 여전히 짧다고 느껴져 환자들이 장기 항응고 치료에 대한 순응도가 낮습니다. 현재 임상 시장에는 8가지 이상의 FDA 승인 LMWH가 있으며, 각각의 LMWH는 고유한 약동학(PK) 및 약력학(PD) 프로파일을 가지고 있으며, 전반적인 반감기는 약 3~5시간입니다. LMWH의 PK 프로파일을 개선하기 위한 노력으로, 반감기가 20시간인 초저분자량 헤파린(VLMWH)인 폰다파리눅스가 개발되었습니다. 헤파린의 임상적 중요성에도 불구하고, 하루 이상의 작용 시간을 가진 효과적인 장기 작용 헤파린은 아직 개발되지 않았습니다. 헤파린의 분자 크기를 줄여 작용 시간을 늘리려는 연구가 많이 진행되었으나, 헤파린의 분자 크기가 너무 작아지면, 예를 들어 펜타사카라이드보다 작은 크기로 줄어들면 항응고 활성을 잃게 되는 기술적 한계가 있습니다. 헤파린 구조의 여러 카복실기를 분자적으로 수정하는 방법을 통해 헤파린 분자의 작용 시간을 늘릴 수 있지만, 화학적 결합으로 인한 카복실기의 손실은 항응고 효과의 감소를 초래합니다.
그래서 본연구에서는 LMWH의 전달 문제 극복과 장기 작용을 위해, LMWH와 소수성 알킬아민(옥타데실아민)을 사용하여 대부분의 항응고(항-Xa) 활성을 유지하면서 케리어가 없는 헤파린 나노입자를 설계했습니다. LMWH 구조의 2-N,6-O-디술포-D-글루코사민(환원 말단)에 말단 특이적 결합을 이용하여 항응고 효과를 동시에 유지하면서, 지질 분자가 결합함으로써 수용액에서 나노입자 형성이 가능해졌습니다. 이는 이 합성된 저분자량 헤파린과 옥타데실아민 접합체(LMHO)가 잠재적인 알부민 결합 능력을 갖춘 양친매성 특성으로 인해 자가 조립을 통해 안정적인 나노입자 구조를 형성함을 의미합니다. LMHO 나노입자의 자연 형성과 해체는 인근 알부민과의 결합을 유도하여 더 긴 작용 시간을 가져올 수 있습니다. 결과적으로, 쥐에 투여된 나노 크기의 LMHO 분자는 기존 LMWH보다 매우 긴 반감기를 가지고 장기적인 치료 효과를 나타냈습니다. 또한, 나노 크기 또는 알부민 결합된 LMHO 분자는 여전히 항응고 효과를 유지하면서 프로타민 분자와 반응하여 해독되는 능력을 유지하여 장기적이고 효과적으로 조절된 치료적 항응고 효과를 보장함이 입증되었습니다. 이 접근법은 운반체가 없는 나노제형과 자가 유도 가능한 알부민 셔틀링 효과를 통해 다당류 또는 헤파린의 치료 효능을 저해하지 않으면서 물리화학적 특성을 개선할 수 있는 큰 잠재력을 보여주었습니다.
이번 연구는 동물실험이 핵심인 연구라서 어려움이 더 컸던 것 같습니다. 학부 4학년부터 석사 과정 1학기까지 진행했던 연구라서 부족한 부분도 많았는데, 그럴 때마다 함께 했던 동료들과 지도 교수님께서 독려해주시고 좋은 조언들을 주셔서 성공적으로 마무리할 수 있었던 것 같습니다. 이번 연구 경험을 통해 다양한 실험기법과 논문 작성에 있어서 견문을 넓힐 수 있었습니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.
본 연구는 건국대학교 글로컬캠퍼스 응용생명과학과 바이오의약학전공 박주호 교수님의 지도로 운영되는 나노바이오의약학 연구실에서 수행되었습니다.
연구실의 주요 연구 목표는 자가조립 기술에 기반한 최신 나노기술을 활용해 다양한 질병을 치료할 수 있는 실용적인 의약품 개발입니다. 연구실은 생체적합성 바이오 신소재의 직접적인 합성, 물리화학적 특성 평가, 나노화, 안정성 평가 등의 연구를 진행하며, 컴퓨터 시뮬레이션을 통한 물질 결합 및 분자동력학적 분석, 마우스와 랫트를 활용한 동물 효능평가 및 약물동력학(PK) 실험을 포함하여 물질의 효과, 독성 및 약동학적 분석을 다방면으로 수행하고 있습니다.
단순한 학문적 연구가 아닌, 치료에 직접적으로 응용 가능한 환자에게 투여 가능한 바이오 신소재의 개발과 기존 약물을 활용하는 약물전달시스템 고도화를 목표로 하고 있는 큰 잠재력을 갖춘 신생 실험실입니다.
3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
연구실이 2021년부터 개설이 되어 해당 연도에 ‘학부연구생’으로 연구실의 시작과 함께 할 수 있었습니다. 그 당시 이제 막 복학한 학부 2학년이었지만 누구보다 열정 넘치는 학생이라고 자부할 수 있었습니다. 그런 부분을 지도 교수님께서 좋게 봐주셨는지 많은 경험과 좋은 연구 주제들을 할 수 기회를 주셨습니다. 좋은 기회를 주신 만큼 그 기대에 부응할 수 있도록 치열하게 실험했던 것 같습니다. 노력의 성과로 학부 4학년 때 (생체)유기화학 분야 저널 중 세계 1위인 ‘Carbohydrate Polymers’ 저널과 이번에 출판된 ‘Nature Communications’ 저널에 석사과정 6개월차에 주저자로 게재할 수 있었습니다. 동료들과 함께 힘들게 연구한 만큼 큰 보람과 성취감을 얻을 수 있었습니다.
열심히 한 연구인 만큼 많은 애착이 있던 물질들이었습니다. 이제는 게재 완료하고 좋은 결과를 만들어 물질들이 졸업하고 떠나는 느낌이라 시원 섭섭한 느낌이지만, 많은 실패와 고난이 있었던 것만큼 더 큰 행복과 보람을 느낍니다. 앞으로도 다양한 연구에서 좋은 결과를 얻을 수 있도록 자만하지 않고 노력할 뿐입니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
학부생부터 석사과정 1학기까지 3년동안 짧은 견식이지만 치열하게 연구한 경험으로는 연구를 진행하는 해당 전공과 분야에 애착이 없다면 쉽지 않은 것 같습니다. 연구라는 경험에 실패라는 것이 없을 수가 없고, 늘 계획대로만 되지 않습니다. 그러한 실패를 이겨내고 해결해 나가는데 의지는 연구 분야와 자신의 연구에 사랑과 자신이 있어야 하지 않을까 생각합니다.
새로운 지식을 탐구하는 과정에서 끊임없는 호기심과 세심한 관찰력은 가장 강력한 도구입니다. 배우고자 하는 마음가짐에 겸손함을 더한다면, 어떤 도전이라도 탁월한 성과를 이끌어낼 수 있을 것입니다. 이러한 마음가짐을 가지고 있다면, 어느 분야에서든 성취의 기회는 언제나 열려 있다고 확신합니다. 연구는 그 자체로도 의미 있는 과정이며, 그 과정에서 얻는 모든 경험이 진정한 발전을 이끌어낸다고 생각합니다.
이 글을 읽는 여러분의 연구의 길에 꽃 길만 가득하길 바랍니다.
5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
현재 작성한 연구 논문은 2편으로 모두 헤파린이라는 고분자를 활용한 다양한 질환 타겟, 여러 분야 연구 주제들을 하게 되었습니다. 앞으로 계획한 연구 주제들 역시 고분자를 활용한 연구 주제들을 계획하고, 더 나아가 단순한 학문적 연구가 아닌, 치료에 직접적으로 응용 가능한 환자에게 투여 가능한 바이오 신소재의 개발과 기존 약물을 활용하는 약물전달시스템 고도화라는 큰 목표로 하고 연구에 임할 생각입니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....
학부 연구생부터 현재까지 3년이라는 짧다면 짧은 기간동안 다양한 실험들을 접하고 다양한 경험을 해 오면서, 그 과정에서 이 분야에 대한 사랑을 다시금 확인할 수 있었습니다. 그 외로도 실패를 대하는 자세, 사람들 과의 커뮤니케이션의 중요성과 같이 좋은 교훈들도 얻을 수 있었습니다. 이러한 경험과 성과들을 얻을 수 있도록 아낌없이 지원해주고 조언해주신 저의 지도교수님 박주호 교수님께 깊은 감사함을 전해드리며, 함께 연구를 진행한 우리 실험실 동료분들께도 감사를 전합니다. 앞으로의 연구에도 꽃 길 가득하도록 연구에 노력하고 노력하겠습니다. 긴 글 읽어주셔서 감사합니다 :)
#Self-assembly
# Albumin shuttling
# polysaccharide
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