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한형섭
한형섭(Hyung-Seop Han) 저자 이메일 보기
한국과학기술연구원, University of Oxford
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Biodegradable Magnesium Alloys Promote Angio‐Osteogenesis to Enhance Bone Repair

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드

생체분해성 금속은 생체분해성 폴리머에 비해 3배 이상 강도를 지니고 체내 이식 후 일정 기간(1~2년)이 경과되면 분해돼 체내에서 소멸되는 소재로, 이러한 소재를 이용해 의료기기를 제조하면 손상된 인체조직이 복원된 후 이식된 의료기기를 제거하는 2차 시술을 생략할 수 있습니다. 지난 반세기 동안 금속 정제 기술 및 다양한 합금 기술의 발전은 생체분해성 금속의 임상응용에 대한 관심을 되살렸으며 최근에는 독일, 미국, 중국, 한국, 일본에서 활발하게 생체분해성 합금 시스템 개발 및 초기 임상연구가 진행되어왔습니다.

우리 연구팀에서는 지난 10년간 체내 부작용을 최소화기 위해 뼈를 구성하는 마그네슘과 아연, 칼슘 등 3가지 원소만 사용한 합금을 새롭게 개발했으며 대학병원들과 협력하여 진행한 임상시험 결과 부작용없이 정상적으로 후 뼈로 대체되는것을 확인하였습니다. 이렇게 개발된 소재는 안전성을 인정 받아 식품의약품안전처로부터 인허가를 받았고 최근에는 유럽 CE인증을 획득하여 유럽에서의 임상을 진행 중에 있습니다.

궁극적으로 사람에게 사용될 생체재료 개발 과정에는 이렇게 연구실에서 개발된 원천 기술이 병원에서 사용할 수 있는 바이오 의료 기술로 실용화 하는 중개임상연구가 반드시 필요합니다. 이 논문에서는 기초과학 분야에서 사용하는 최첨단 실험 기법을 중개임상연구에 적용하여서 우리가 개발한 생체분해성합금이 식립후 분해되어 나오는 적정량의 Mg, Ca, Zn 이온들이 신생혈관의 생성을 촉진시키고 이렇게 생성된 신생혈관을 따라서 신생골의 형성을 유도하는 Osterix 등의 바이오마커들이 다량 발현되어 골 재생을 촉진시킨다는 결과를 세계최초로 in vitro, ex vivo, in vivo 실험을 통해 보여줄 수 있었습니다. 그리고 이렇게 개발된 중개임상연구 기법은 생체분해성 합금외에도 다양한 골재생 관련 재료의 평가에도 사용이 가능할것으로 사료됩니다.

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

이 연구는 제가 옥스포드 대학 Medical Sciences Division의 속한 NDORMS (Nuffield Department of Orthopaedics, Rheumatology and Musculoskeletal Sciences)에서 시작하였습니다. NDORMS는 페니실린의 첫 임상연구를 진행한 곳으로 유명하며 옥스포드의 Medical Science Division은 약 5000명의 아카데믹, 연구원, 의사, 및 행정지원팀 그리고 1500명의 대학원생과 1600명의 학부생으로 구성 되어져 있습니다. 약 16개의 Department로 나뉘는 Medical Sciences Division은 지난 8년간 임상, 전임상, 건강 및 생명과학 분야에서 1위를 차지 할 만큼 심도있고 다양한 연구가 진행중에 있습니다.

박사 졸업 후에는 복직하여서 KIST에서 연구를 마무리 하였는데요. 한국과학기술연구원(KIST) 산하 의공학연구소는 의공학 원천기술과 실용화 중개연구로 해당 분야 글로벌 리더를 꿈꾸고 있습니다. 혁신 의공학 원천기술을 개발하고 이를 임상과학과 융합, 국민 건강과 삶의 질 개선에 기여하는 것이 미션이며 특히 고령사회 선도 대응에 힘쓰고 있습니다. 제가 연구를 진행한 의공학연구소 생체재료연구단은 인류의 건강한 삶과 수명 연장을 위한 미래 기술 개발에 노력하고 있습니다. 주 연구 주제는 생체분해성 금속이외에도 조직공학과 줄기세포 활용 재생연구, 생체 적합 인체삽입 소재와 소자, 맞춤형 치료를 위한 정량 진단 나노 모니터링 기술개발 등이 있습니다.

3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

저는 아주 운이 좋게도 생체분해성금속 분야의 활발한 연구가 시작되는 시점에 연구팀에 합류 하여서 재료의 개발부터 임상의 적용까지 경험해 볼 수 있었습니다. 쉽지 않은 과정이었지만 지난 10여년간의 지속적인 연구를 통해서 이제는 우리팀이 세계에서 생체분해성 금속 분야를 이끌어 나간다는 자부심이 생겼습니다. 지금까지의 경험을 바탕으로 앞으로도 계속 이분야를 선도할 수 있는 연구를 해 나가고자 합니다.

또 하나 재료개발, 중개임상, 임상연구의 과정을 겪으면서 느낀건 연구가 참 마음대로 또 원하는대로만 진행되지 않는다는 것 이었습니다. 지금까지는 없었던 완전히 새로운 소재에 대한 평가방법 역시 동시다발적으로 개발이 필요하였고 기초기술을 개발하려고 하는데 존재하지 않는 외국 사례를 가져오라고 하는 견해차이로 애를 먹기도 하였습니다. 혼자서 하는 연구라면 이미 예전에 포기하거나 실패했겠지만 다양한 전문가가 참여하여 진행한 팀 연구였기 때문에 서로 시너지효과를 내며 결실을 맺었고 국내에서 최초로 소재개발부터 진행되어 식약처 승인을 받는 첫 사례가 될 수 있었다고 생각합니다.

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

다른 사람들이 많이 하지 않는 기초과학연구에 도전을 해보라는 말을 드리고 싶습니다. 대부분의 유학을 준비하시는 후배님들께서 미국 공대의 유명한 교수님의 랩에 들어가 빠르게 좋은 논문을 쓰는것을 목표로 하고 계실것이고 저도 그렇게 하려고 했었습니다. 취업이나 개인의 성과를 위해서는 당연한 길이라고 생각하지만 앞으로도 우리나라가 더 성장해 나가기 위해서는 이미 우리가 세계에서 많은 분야를 앞서나가는 공대쪽 연구보다는 축적된 기반지식이 부족하여 다른 나라에 비해 너무나도 뒤쳐진 기초과학 연구에 집중이 되어야 한다고 생각합니다. 저도 학사 석사는 공대에서 의공학을 전공하였지만 박사는 기초과학으로 방향을 틀어서 진행하였는데 이러한 경험을 통해 연구 할 수 있는 분야가 훨신 더 넓어졌고 이러한 지식을 다른 전문가들과의 공동연구 진행에도 다양하게 접목시킬수 있었습니다. 물론 쉬운길은 아니지만 포화된 연구시장에서 자기 자신만의 경쟁력을 확보할 수 있는 길이라고 생각됩니다.

5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

옥스포드대학의 James 교수님과 골의 노화에 대한 공동연구를 계획중에 있으며 앞으로는 정형외과분야 뿐만 아니라 생체분해성금속을 활용한 심혈관 분야의 다양한 연구 역시 진행할 예정입니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들....

처음으로는 이 연구를 진행하며 같이 고생한 저의 영원할 랩 파트너 키스트 유럽 전인동 박사님께 감사의 말씀을 드립니다. 영국에서 유학중에 같이 실험기법들을 완성해 나가며 고생하고 긴 실험 뒤에는 같이 차를 마시며 담소를 나누던 시간들이 가장 좋은 기억으로 남았습니다. 그리고 이 자리를 빌어 제가 한명의 연구자로써 성장 할 수 있도록 도와주신 저의 멘토이자 스승이신 김유찬 박사님, 석현광 박사님께 깊은 감사의 말씀을 드립니다. 생체분해성 연구를 시작 할수 있게 도움 주셨던 충남대 양석조 교수님과 국민대 차필령 교수님께도 늘 존경과 감사의 말씀을 드립니다.같은 연구팀의 전호정 박사님, 옥명렬 박사님, 서현선 연구원과 많은 학생/연구원분들께도 감사드리며 좋은 연구를 할 수 있도록 도와주신 U&I의 구자교 회장님, 정화철 이사님, 황성철 이사님께도 진심어린 감사의 인사를 드리고 싶습니다.

마지막으로 늘 헌신적으로 저를 사랑해주고 격려해주는 제 가족들에게 끝없는 고마움과 사랑을 전합니다.
 

 등록일 2020-06-30
Category: Medicine
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