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권혁진
권혁진(Hyek Jin Kwon) 저자 이메일 보기
서울대학교, 기초과학연구원
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Ceria Nanoparticle Systems for Selective Scavenging of Mitochondrial, Intracellular, and Extracellular Reactive Oxygen Species in Parkinson's Disease
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드

항산화 기능을 가진 세리아 나노 입자를 의학적으로 적용하는 연구 분야로 나노 입자를 직접 합성하고 특정 목적에 맞게 표면이나 크기를 조절하는 연구와 이 입자를 세포 단위에서부터 동물 모델까지 적용시켜 나노 의약품을 개발하는 연구를 직접 수행해야 하는 분야입니다. 이번 연구는 세리아 나노 입자를 세포의 특정 위치로 표적 하여 항산화 기능을 조절하고 그로부터 중요한 정보를 얻을 수 있는 기술 개발에 관한 것입니다. 세포질 표적 세리아 나노 입자, 미토콘드리아 표적 세리아 나노 입자, 세포 밖 표적 세리아 나노 입자로 구성되어 있으며, 이를 신경 퇴행성 질환인 알츠하이머와 파킨슨 질병을 치료 연구에 적용해 본 결과 미토콘드리아 표적 세리아 나노입자는 알츠하이머 질병모델 마우스에서 미토콘드리아를 산화 스트레스로부터 보호하고 신경세포 감소를 줄였고, 파킨슨 질병에서는 세포질 표적 세리아 나노 입자와 미토콘드리아 표적 세리아 나노 입자가 뇌의 선조체 (striatum)에서 도파민을 분비하는 신경세포의 Thyrosine hydroxylase 레벨을 유지하고 신경 염증을 줄이는 효과를 보였습니다.

세리아 나노 입자는 superoxide dismutase, catalase 기능을 모두 수행하고 효소와 다르기 때문에 활용 가치가 높아 이를 활용한 연구는 전망이 좋고 연구 결과를 발표할 때 마다 학계와 대중으로부터 큰 관심을 받고 있습니다. 이번 연구는 세포와 세리아 나노 입자의 상호 관계에 대한 이해를 높였기 때문에 좋은 평가를 받았습니다.

연구 과정 중에 세리아 나노 입자 시스템을 2015년에 개발 하고도 파킨슨 질병 동물 모델로 실험을 진행 할 공동 연구 그룹을 찾지 못해 연구가 1년 동안 잠정 중단 되었습니다. 결국 찾지 못해 동물 실험을 저희 실험실에서 계획해서 진행하게 되었습니다. 그 과정에서도 여러가지 절차와 기관의 협조가 되지 않아서 시작하는데 큰 어려움을 겪었습니다. 조금 앞서 나가는 연구를 할 때는 다른 연구자들이 하는 범위를 넘게 될 때가 있는데 그럴 때 마다 협조를 구하면 "No"라는 대답을 듣게 되었습니다. 그렇게 동물 실험을 계획하고 연구를 다시 진행하는 데 거의 2년이 걸렸습니다. 중간에 그만 둘까 하는 생각이 정말 많이 들었지만, 공동 제 1저자인 김도균 박사의 격려로 실험이 잘 마무리 될 수 있었습니다.
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그림. 세리아 나노 입자의 크기와 표면 전하에 따른 선택적 활성 산소 제거(좌). 세포 내 세리아 나노 입자 분포(우). (그림 안영아 작가)

2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.

저희 연구소는 기초과학연구원 소속 나노 입자 연구단 이며, 서울대학교 화학생물공학부 소속이기도 합니다. 20여년 동안 무기 나노 입자 합성 연구에 매진하여 균일한 크기의 무기 나노 입자 대량 합성과 그 성질을 규명하고 그것을 의학적으로 활용하고 에너지 분야에 적용하는데 세계적인 수준의 연구를 진행하고 있습니다. 그 중심에는 Google Scholar 59177회의 인용 연구 실적(2018년 8월 기준)을 가지고 계신 현택환 교수님이 계십니다. 교수님의 폭넓은 혜안, 엄격한 관리, 때론 따뜻한 격려와 연구원과 학생들의 창의성이 조화를 이루면서 독창적이고 독보적인 연구를 수행하고 있습니다.
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기초 과학 연구원 나노 입자 연구단 세포 실험실에서 서경호, 구사강, 조진웅, 권혁진, 한상인, 임채홍.

3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

Angewandte Chemie에 논문을 투고하고 2주만에 바로 상위 10% HOT paper로 승인되었다는 연락을 받았을 때, 저의 연구가 좋은 평가뿐만 아니라 기록적인 속도로 곧 바로 인정 받는다는 사실에 매우 기뻤습니다. 주변에서 세포 위치에 따라 선택적 활성산소 제거라는 새로운 개념이 다른 과학자들에게 생소할 수 있다는 염려가 있었기 때문에 더욱더 그랬습니다 물론 저는 이 새로운 컨셉에 대해서 매우 자신이 있었습니다.

2016년 알츠하이머 연구 결과와 올해 파킨슨 연구 결과를 발표 후 공개 된 자료가 언론에 주목을 받을 때 제 연구에 대한 자부심과 큰 보람을 느꼈습니다. ACS nano에 발표된 알츠하이머 연구는 Chemical & Engineering News에도 소개 될 정도로 큰 관심을 받았습니다. 알츠하이머를 앓고 있는 환자의 보호자로부터 임상 실험에 참여하고 싶다는 연락을 받기도 했습니다. 연구가 계속 진행되어서 환자들에게 도움이 될 정도까지 발전되었으면 하는 큰 바램이 있습니다.

또, 해외 학회에 나갔을 때 저를 모르지만 제 알츠하이머 치료에 대한 논문을 읽은 사람들과 포스터 세션에서 반갑게 토론할 때 연구가 참 재미있다는 것을 느꼈습니다.

4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?

나노 바이오 분야는 발전 속도가 매우 빠르며, 경쟁이 치열합니다. 그럼에도 불구하고 어떤 방식으로 발전하게 될지 모르는 잠재력이 큰 분야입니다. 저는 다른 연구자들과 다르게 카이스트에서 10년동안 생물학을 공부하고 매우 어려운 연구를 해 본 경험이 있습니다. 그때 얻은 지식, 경험, 철학이 독창적인 나노 바이오 연구를 하고 다른 그룹과 경쟁하는데 매우 도움이 되고 있습니다. 이 분야에 진학하려는 후배들은 나노 입자를 합성하는데 초점만 맞출 게 아니라 기초 과학인 생물학에 깊은 조회를 갖는 것 또한 매우 중요합니다. 하나만 준비하지 마시고 여러 개를 준비하시는 것을 조심스럽게 조언해드립니다

5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

나노 바이오 분야의 연구 내용을 자세히 보면 곧 바로 상용화 될 정도의 내용들이 매우 많습니다. 제가 개발한 미토콘드리아 표적 세리아 나노 입자와 선택적 활성 산소를 제거하는 세리아 나노 입자 시스템, 그리고 현재 개발중인 기술들을 빠른 시간내에 상용화를 목표로 연구를 진행하고 싶습니다..

6. 다른 하시고 싶은 이야기들....

부족한 저를 격려해 주시고 지도해 주신 현택환 선생님께 감사드립니다. 저를 카이스트에서 지도해 주신 강창원 교수님께 감사드립니다. 첫 논문에 공동 연구를 진행해 주신 서울대학교 의과 대학 묵인희 교수님께 감사드립니다.

이번 Angewandte Chemie에 게재된 선택적 활성 산소를 제거하는 세리아 나노입자 시스템 논문에 수준 높은 일러스트를 제공해주신 안영아 작가님께 깊은 감사를 드립니다. 처음 시도 되는 컨셉의 연구 내용을 다른 연구자들과 대중들에게 쉽게 전달하는 데 큰 도움을 받았습니다.
 등록일 2018-08-06
Category: Nanobio
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김도균 (기초과학연구원)
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현택환 (서울대학교)
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Pubmed (by Hyek Jin Kwon)
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