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송현석
송현석(Hyun Seok Song) 저자 이메일 보기
서울대학교, 현 한국과학기술연구원(KIST)
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279 KB
  CV updated 2022-02-08 14:26
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Human Taste Receptor-Functionalized Field Effect Transistor as a Human-Like Nanobioelectronic Tongue
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드

본 논문은 인간의 미각 수용체와 전도성 고분자 나노튜브 (conducting polymer nanotube: CPNT) 센서를 결합하여 인간의 미각 시스템을 재현하면서 선택도 및 민감도가 우수한 미각 센서인 "나노바이오전자혀 (nanobioelectronic tongue)"를 개발한 연구입니다. 맛 물질과 인간 미각 수용체와의 선택적인 결합을 CPNT 센서로 민감하게 검지하였습니다.

본 연구에서 사용한 인간 미각 수용체는 hTAS2R38이라는 이름의 쓴맛 수용체입니다. hTAS2R38은 phenylthiocabamide (PTC)와 prophylthiouracil (PROP)라는 쓴맛 물질을 선택적으로 결합하는 것으로 알려져 있습니다. PTC와 PROP는 유전적으로 미맹인 사람은 맛을 못 느끼는데 이 쓴맛을 감지하는 차이는 유전학적으로 중요한 형질이며 이러한 차이는 hTAS2R38 유전자의 차이에 의한 것입니다. PTC와 PROP를 쓴맛으로 느끼는 사람은 미각 타입의 hTAS2R38 유전자를 가지고 있고 못 느끼는 사람은 미맹타입의 유전자를 가지고 있습니다. 미각인 사람과 못 느끼는 미맹인 사람의 유전자를 얻어 각각의 hTAS2R38을 대장균에서 생산하고 CPNT 센서에 고정화하였습니다. 미각 타입의 센서는 PTC와 PROP를 femtomolar 수준으로 민감하게 검지하는 반면 미맹 타입에서는 반응이 없었습니다. 이러한 현상은 인간의 미각에서 나타나는 현상과 유사하므로 인간의 미각을 잘 재현하는 센서라는 것을 알 수 있었습니다. 또한 다른 단맛, 감칠맛, 쓴맛 물질들 중에서 PTC와 PROP에만 반응하는 높은 선택도를 보였으며 혼합물과 브로컬리, 케일등의 쓴맛 채소를 이용한 실험에서도 높은 선택도와 인간의 미각을 재현하는 결과를 얻었습니다.

본 연구에 의한 나노바이오전자혀는 식품, 음료산업 그리고 인공 감미료 개발에 유용하게 사용될 것으로 예상되며 맛 물질 선별이나 미각에 관한 기초 연구에 있어서 시간이 오래 걸리는 세포기반 분석기법 또는 사람이 직접 맛을 보는 관능검사를 대체할 수 있는 획기적인 센서의 예를 제시하였습니다.

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

서울대학교 화학생물공학부 세포 및 미생물공학연구실(http://biotech.snu.ac.kr/)에서 박태현 교수님의 지도하에 본 연구를 진행하였습니다. 저희 연구실은 나노바이오테크놀로지라는 큰 틀 아래 생명공학과 관련된 다양한 연구를 수행하고 있습니다. 세포를 포함하여 여러 가지 생물학적 소재들을 이용하거나 나노 튜브, 나노 입자 등 나노 소재를 적용하여 유용한 물질을 생산하고 또한 유용한 도구들을 개발하고 있습니다. 특히 Cellular Engineering, Bio-Refinerey, Nano Bioengineering, Olfactory Biosensor, 4가지 연구 주제를 바탕으로 팀을 이루어 연구하고 있습니다. 저는 후각 수용체(olfactory receptor)를 이용한 후각 센서 (olfactory biosensor)를 개발하는 연구를 수행하면서 미각 수용체를 이용한 미각 센서의 개발로 연구 범위를 확장하였습니다.

3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

다양한 분야의 연구자들과 공동연구를 진행하면서 각 분야마다 다른 관점과 접근 방식을 가지고 있다는 것을 알았습니다. 융합기술연구에 있어서 여러 분야의 연구자들과 많은 대화와 의견 교환을 통하여 각 분야에 대한 이해가 매우 중요하다는 것을 느꼈습니다.

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

끈기와 절실함이 매우 중요한 것 같습니다. 좋은 결과는 기울인 노력과 시간에 거의 정확히 비례한다고 생각합니다. 원하는 결과를 얻을 때 보다 그렇지 못한 때가 훨씬 많지만 결국에는 더 생각하고 공부하며 시도하는 사람이 더 좋은 결과를 얻는 것은 너무도 당연하고 포기해야 할 부분도 많이 있다고 생각합니다. 특히 바이오 연구가 힘들고 지치는 부분이 많지만 그것을 감수하고서라도 몰두하고 싶을 만큼의 매력이 있습니다. 남이 시켜 억지로 하는 것 보다 본인이 즐거운 마음으로 하는 것이 무엇보다 중요하다고 생각 합니다. 또한 점점 더 여러 분야의 지식과 경험을 필요로 하는 융합 기술이 중요해 지고 있습니다. 그래서 보다 넓은 분야에 대한 관심을 가지고 이해하려는 노력이 중요하다고 생각합니다.

5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

이번 연구를 여러 수용체 기반 센서의 개발에 응용할 수 있을 것으로 생각됩니다. 단맛, 감칠맛 수용체를 이용한 미각 센서와 구조와 신호전달 체계가 유사한 신경전달물질이나 호르몬 수용체를 이용한 여러 가지 수용체기반의 센서를 개발하여 선택도와 민감도가 우수한 센서를 개발함으로써 질병진단이나 신약물질 개발에 유용하게 적용될 수 있을 것으로 생각되며, 수용체에 관한 기초 연구에 이용될 유용한 도구로서도 큰 의미를 가질 것으로 예상됩니다. 또한 박사 학위를 받고 한국과학기술연구원 (KIST) 센서 시스템 연구센터에서 박사후 과정을 진행 중 인데, 이곳에서 이러한 센서들의 상용화를 위한 연구도 진행 할 계획입니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들....

이번 논문의 연구결과는 많은 사람들의 도움과 배려로 얻어졌습니다. 우선 지도해주신 박태현 교수님과 연구실 선후배 여러분들, 공동연구를 진행한 장정식 교수님과 함께 연구를 진행한 학생들, 마지막으로 항상 뒤에서 응원 해주는 가족들 그리고 사랑하는 조민경, 제 와이프에게 감사에 마음을 전하고 싶습니다.
Category: Nanobio
등록일 2012-12-13
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