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박정찬
박정찬(Jeong Chan Park)
경북대학교
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A Hybrid Nanoparticle Probe for Dual-Modality Positron Emission Tomography and Magnetic Resonance Imaging

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명

최근 많은 관심을 받고 있는 연구 분야 중 하나가 나노 메디슨입니다. 나노 크기의 입자를 이용하여, 여러 가지 질병의 진단 및 치료에 이용하고자 하는 많은 연구가 진행되고 있습니다. 이번에 저희 그룹에서는 핵의학 장비인 Positron Emission Tomography (PET)와 Magnetic Resonance Imaging (MRI)에서 동시에 신호를 얻을 수 있는 탐침자 (probe)를 개발하였습니다. PET은 고감도 (high sensitivity)를 자랑하지만, 해부학적인 영상을 제공하지 못하고, MRI는 높은 해상도를 제공해 주며, 해부학적인 정보를 얻을 수 있는 반면, 감도가 떨어져 많은 양을 넣어 줘야 할 뿐 아니라, 기본적으로 백그라운드 신호가 있어, 판독 오류를 할 수 있는 가능성이 있습니다. 이번 연구에서는 PET-MR 이중 탐침자를 이용하여 각각의 영상을 얻은 후, 이를 융합함으로써 융합된 영상을 통하여 영상 판독시 보다 정확하게 할 수 있으며, 오류를 줄일 수 있다는 것을 저희 그룹에서 처음 보여주었습니다. 최근 2008년에 UC Davis 그룹에서 Cu-64와 iron oxide 나노 입자를 사용하여 PET-MR에서 탐지될 수 있는 탐침자를 제조하였다고 보고하였으나, 동물 실험 및 영상은 아직 보고하지 않았으며, 하버드대 그룹에서는 PET, MR과 fluorescence 이미징이 가능한 삼중 모드 탐침자를 제조하였으나, 영상 융합 시에는 PET-CT를 사용하였고 MR을 찍을 때에는 방사능을 띄지 않은 형태인 cold form을 사용하여 촬영하였다고 보고하였습니다. PET-MR 이중 탐침자 개발이 컴퓨터에서 소프트웨어에 해당하는 것이라면, 일체형 PET-MR 스캐너는 컴퓨터 하드웨어에 해당한다고 할 수 있습니다. 이런 일체형 스캐너는 몇몇 연구그룹에 의해서 실험 동물용으로 개발되었으며, 동물을 대상으로 한 연구가 진행 중에 있습니다. 사람을 대상으로 한 임상용은 지멘스에서 개발 중에 있으므로, 수년 내에 임상에 도입될 것으로 보입니다. 이런 PET-MR의 상호보완성으로 인해 앞으로 핵의학 분자 영상에서는 PET-MR 영상이 대세를 이룰 것으로 예상할 수 있습니다.

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

저희 연구실은 핵의학 분자영상에 관해 연구하는 곳으로. 구체적으로는 방사능 동위원소 (Cu-64, Ga-68, F-18, I-124 그리고 In-111 등)를 보다 효율적이고 간편하게 표지 할 수 있으며 생체 내에서 보다 안정한 리간드를 개발하고자 연구하고 있고, 인지질 유사체와 리포좀, iron oxide 계열의 나노 입자를 토대로 하여 일반 세포와 줄기세포, 대식 세포 (macrophage) 등을 표지 할 수 있는 추적자들을 개발하고 표지된 세포들의 이동과 진단 및 치료의 이용성에 대해 연구하고 있습니다. 또한 동맥경화, 뇌졸중, 방광암 등에서 스크린된 질병 특이적 펩타이드를 방사능 동위원소로 표지하여 질환 동물 모델에 주사한 후, 질병의 조기 진단과 관련하여서도 연구하고 있습니다. 그리고 새로운 형태의 PET-MR 이중 탐침자를 개발하여 다양한 방면으로 활용할 수 있는 것에 관해서도 연구하고 있습니다. 현재 PET-MR 이중 탐침자 개발과 관련하여 고유 강점 과제로 채택되어 좀 더 깊고 넓은 연구가 진행될 것입니다.

3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

이 분야는 많은 학문들이 얽혀 있는 다 학제간 연구 분야로서, 혼자서는 도저히 할 수 없는 연구라고 할 수 있습니다. 나노입자 제조와 동위원소 표지와 관련하여서는 화학과 방사화학에 대한 지식을 요구하며, PET 영상 획득 및 분석과 MR 영상 획득 및 분석, PET-MR 융합 영상 및 분석 시에는 물리적인 이해와 장비에 대한 기본 지식이 필요합니다. 그리고 동물 실험을 할 때에는 동물에 대한 해부학 및 생리학적인 정보를 가지고 있어야 합니다. 이를 통하여 많은 사람들의 도움과 이해가 필요하다는 것을 많이 느꼈습니다. 잘 알지 못하는 여러 가지 분야로 인해 갈팡질팡하며 고생할 수 있지만, 이는 오히려 다른 것을 배울 수 있는 기회이기도 하다는 생각을 합니다. 그리고 이번에 발표한 논문은 세계에서 처음으로 PET-MR 이중 탐침자를 이용하여 PET-MR 영상을 얻고 이를 융합함으로써, 향후 임상 가능성을 보여주었다고 할 수 있습니다. 이는 외국에서도 현재 연구가 활발하게 진행되고 있는 분야로서, 세계적인 그룹과 어깨를 나란히 하고 있다고 볼 수 있습니다.

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

앞에서 설명했듯이, 우리가 연구하고 있는 핵의학 분자영상 분야는 다 학제간 학문입니다. 리간드 개발을 위해서는 화학 특히 유기화학적인 지식을 필요로 하며, 세포 배양 및 세포실험을 위해서는 생물학 및 세포생물학을 알고 있으면 도움이 많이 됩니다. 그리고 동물 실험을 할 때에는 장기의 위치 및 특성, 체내에 들어간 후의 이동 및 대사 경로 등을 파악하기 위해서는 해부학과 생리학에 대한 기본정보가 필요하므로, 다양한 학문적 백그라운드를 가지고 있는 사람들이 접근한다면 매리트가 있다고 할 수 있으며, 또한 이런 사람들을 필요로 하고 있습니다. 그러므로 화학, 생물, 약학, 물리, 의학 등 다양한 전공자들이 참여할 수 있는 연구 분야입니다. 특히 1970년대 개발된 PET을 이용한 분자 영상은 많은 관심을 받고 있으며, 그 중에서도 PET-MR 영상은 최첨단의 기술이라고 할 수 있습니다. 앞으로 이와 관련된 연구가 더욱 활발해 질 것이며 그에 따른 연구인력을 필요로 할 것으로 보입니다.

5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

우선 현재 개발된 PET-MR 하이브리드 나노 입자를 이용하여 보다 폭 넓고 심도 깊은 임상적 적용 가능성을 연구하고자 하며, 암, 동맥경화 그리고 뇌졸중 같은 적절한 동물 모델을 활용하여 질병의 조기 진단에 이용될 수 있고, 줄기 세포의 생체 내 추적에 활용 가능한 새로운 형태의 PET-MR 하이브리드 나노 입자를 개발하고자 연구를 진행하고 있습니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들....

새로운 분야, 새로운 학문에 진취적으로 도전하고자 하고, 다양한 전공에 대한 기본지식을 가지고 있는 학생들이 많이 참여한다면 시너지 효과가 더욱 커지고 좋을 것 같습니다. 그리고 실험을 하는 동안 여러 가지 제안과 조언을 하시며, 지도해 주신 유정수 교수님과 이것저것 많은 도움을 준 실험실 동료에게 감사의 말을 전하고 싶습니다. 또한 이때까지 그리고 앞으로도 나를 인도해주시는 하나님과 격려의 말을 아끼지 않은 아내와 식구들에게 진심으로 감사하다는 마음을 전하고 싶습니다.

  Received for article August 11, 2008

 등록일 2008-08-11
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