mRNA는 백신뿐 아니라 단백질 대체치료, 유전자 편집, 면역치료 등 다양한 분야로 활용 범위가 넓어지고 있습니다. 다만 체내에서 쉽게 분해되고 세포막을 스스로 통과하기 어렵기 때문에 효과적인 전달체가 필요합니다. 지질나노입자(lipid nanoparticle, LNP)는 대표적인 mRNA 전달체이며, 특히 이온화 지질(ionizable lipid)은 mRNA의 봉입과 세포 내 전달, 엔도솜 탈출에 중요한 역할을 합니다.

J. Am. Chem. Soc.

세포외 소포체(Extracellular vesicle, EV)는 유래된 세포의 상태와 그 주변 미세환경에 대한 다양한 정보를 담고 있는 것으로 판단되는 물질로, 다양한 질환의 진단과 약물 전달 등에서 활용 가능성이 폭넓게 탐색되고 있는 물질입니다. 이에 따라 많은 연구팀에서 EV가 담지하고 있는 물질의 종류를 분석하고 정량하는 기술이 개발되어 왔습니다. 최근에는 특히 EV의 특성 분석을 보다 빠르고 일관되게 수행하는 것이 중요하게 여겨지고 있습니다. 하지만 EV는 크기 (50nm ~ 2000nm범위), 그리고 담지하고 있는 물질의 이질성이 높은 물질로 알려져 있어, EV의 획득과 분석에 있어 표준화가 어렵다는 점이 꾸준히 언급되어오고 있습니다. EV의 진단용 바이오마커로서의 역할은 물론, 약물 전달체, 혹은 cell-to-cell signaling 분석 등 활용처가 넓어지고 있는 만큼 표준화 가능한 시료와 분석법의 필요성이 증가하고 있습니다.

Adv. Sci.

건선은 유럽 인구의 약 2%에 영향을 미치는 만성적인 자가면역 질환 중 하나입니다. 건선 환자는 건선 관절염뿐만 아니라 심혈관 질환, 비만, 당뇨 등 다양한 동반 질환과 연관성이 있는 것으로 알려져 있어, 기존에도 많은 연구팀에서 전장유전체 연관 연구(GWAS)를 수행해 왔습니다. 또한 최근에는 단일세포 연구로 확장되면서 피부 조직의 각질세포, 섬유아세포를 비롯한 여러 면역세포가 건선 조직에서 보이는 특성들이 연구되어 왔습니다.

Nat. Commun.

최근 의료 인공지능은 나이와 진단, 검사 결과, 활력징후, 임상 기록 등 다양한 정보를 함께 활용하는 방향으로 발전하고 있습니다. 그러나 실제 의료정보는 환자의 상태와 의료진의 판단에 따라 서로 다른 시점과 빈도로 수집되며, 일부 정보가 없는 경우도 많습니다. 기존 인공지능은 모든 정보가 함께 제공된다고 가정하는 경우가 많아, 실제 예측 과정에서 일부 정보가 빠지면 성능이 떨어질 수 있습니다.

Inf. Fusion

유전체 교정 기술은 원하는 DNA 서열을 바꾸어 질병의 원인을 직접 교정하거나 세포에 새로운 기능을 부여하는 분야입니다. CRISPR-Cas9은 표적 위치를 정확히 찾을 수 있다는 장점이 있지만, 큰 DNA 조각을 삽입하거나 교체하려면 대개 DNA 이중가닥 절단에 의존합니다. 이 과정에서는 작은 삽입·결실뿐 아니라 큰 결실, 염색체 이상, 세포 독성 등이 생길 수 있어 치료 목적으로 활용할 때 부담이 됩니다.

Nat. Biotechnol.

제가 연구한 분야는 해양 진균(marine fungi)의 다양성과 분류입니다. 해양 진균은 유기물 분해와 영양물질 순환 등 해양생태계에서 다양한 역할을 수행하지만, 육상 진균에 비해 아직 밝혀지지 않은 부분이 많습니다. 특히 Penicillium은 의약, 산업적으로 매우 잘 알려진 진균으로, 해양에서 분리된 균주 역시 새로운 생리활성 물질의 원천으로 많은 관심을 받아왔습니다.

Stud. Mycol.

건강검진으로 흉부 CT를 찍으면 폐기종(emphysema) 소견이 판독문에 적히는 일이 드물지 않습니다. 저희 코호트에서도 수검자의 9.1%에서 폐기종이 보고되었습니다. 폐결절은 Fleischner Society 지침처럼 발견 후 어떻게 관리할지가 비교적 잘 정리되어 있습니다. 반면 증상 없이 검진을 받은 사람에게서 우연히 발견된 폐기종을 어떻게 설명하고 무엇을 권해야 하는지에 관한 근거는 상대적으로 부족했습니다.

Chest

인간 유전체에는 Short Tandem Repeat(STR)이라고 불리는 반복되는 작은 서열들이 존재합니다. 이러한 서열의 반복은 사람마다 조금씩 차이가 있고, 대부분의 경우에는 문제가 되지 않습니다. 하지만 이 서열의 반복이 특정 횟수를 넘어가게 되면 질병과 관련이 있다는 연구들이 있습니다.

Adv. Sci.

알츠하이머병(Alzheimer’s Disease;AD)은 Amyloid Precursor Protein (APP)에서 생성되는 Amyloid-β(Aβ)의 축적이 주요 병리학적 특징중의 하나입니다. 최근 신약개발 분야에서는 기존의 단백질을 억제하는 것을 넘어서, 세포의 단백질 분해 시스템을 이용해 질병 관련 단백질을 선택적으로 제거하는 Targeted Protein Degradation (TPD) 기술이 주목받고 있습니다. 지금까지는 주로 Ubiquitin–proteasome system을 이용한 PROTAC (Proteolysis Targeting Chimera)이나 Molecular Glue 연구가 중심이었지만, 최근에는 lysosome을 이용하는 등 다양한 단백질 분해경로로 TPD가 확장되고 있습니다.

Adv. Sci.

면역항암제는 암세포를 약물로 직접 공격하는 대신, 환자의 면역체계를 활성화하여 면역세포가 암을 공격하도록 유도하도록 돕는 치료제입니다. 기존 항암치료와 달리 일부 환자에서는 치료 효과가 장기간 지속될 수 있다는 장점이 있지만, 면역항암제에 반응하는 환자는 일반적으로 20% 내외에 불과합니다. 따라서 약물에 반응하지 않는 환자가 대체 치료 시기를 놓치지 않고, 불필요한 항암 치료 비용을 절약하기 위해서는 면역항암제에 반응하는 환자를 정확하게 예측하여, 적절한 치료를 선택하는 것이 중요합니다.

npj Digit. Med.

CpG oligodeoxynucleotide(CpG ODN)는 면역세포의 엔도좀에 존재하는 Toll-like receptor 9(TLR9)을 활성화하여 선천면역과 적응면역을 유도하는 면역증강제입니다. 암 면역치료뿐만 아니라 감염병 백신과 면역보조제 분야에서도 활용 가능성이 높아 꾸준히 연구되고 있습니다. 하지만 생체 내에서 핵산분해효소에 의해 쉽게 분해되고 빠르게 제거되기 때문에 충분한 치료 효과를 얻기 어렵다는 한계가 있습니다.

Biomaterials

식물은 자유롭게 이동할 수 없는 고착생물로서 외부 환경의 변화를 정밀하게 감지하고 반응하는 체계적인 면역 시스템을 갖추고 있습니다. 동물과 같은 전문화된 면역세포가 없는 대신, 각각의 세포가 면역 기능을 수행하며 세포막 수용체를 통해 외부 유래 인자와 식물 자체에서 유래하는 신호 인자들을 인지합니다. 이러한 내인성 신호 인자에는 식물의 면역과 스트레스 반응 등을 조절하는 펩타이드인 파이토사이토카인(phytocytokine)이 포함됩니다.

Plant Commun.