혁신적 연구로 질병 없는 미래 사회 구현에 앞장
혁신적 연구로 질병 없는 미래 사회 구현에 앞장
  • 오현지 기자
  • 승인 2018.01.17 11:24
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엑소좀 진단치료 응용 기술은 세포 내에서 분비되는 엑소좀을 질환 진단에 활용하는 기술이다. 엑소좀 자체를 치료제 및 약물전달체로 활용하는 것이다. 최근 나노 의학 분야에서 가장 큰 이슈로 떠오르고 있는 나노 물질 독성을 해결하는 데에도 엑소좀을 활용하기 위한 연구가 활발히 이루어지는 추세다. 황도원 교수는 다양한 형태의 질환 진단·치료에 응용의 가능성으로 더욱 기대를 모으는 바이오물질인 엑소좀에 대한 심도 깊은 연구를 이어가고 있다.

효율적인 질병 진단·치료체계 구축 위한 엑소좀 연구

서울대학교 핵의학과 황도원 교수는 그간 서울대병원 핵의학과에 몸담으며 살아있는 개체에서 목적하는 타겟(세포, 나노 소재, 약물 등)의 위치 및 분포를 영상으로 평가하기 위한 생체분자영상에 관한 연구를 진행해왔다. 이러한 연구는 영상 기술을 이식줄기세포의 생존·증식·이동·분화과정 추적 등 재생치료 분야에 적용하는 데서 나아가 생체적합성 나노 소재를 기반으로 암을 표적하여 진단·치료하는 나노 의학 분야에 접목하는 데까지 확장되었다. 관련 연구를 진행하며 엑소좀이라는 바이오물질에 관심을 갖게 된 그는 현재 엑소좀 진단치료 응용기술 개발을 주제로 한 연구를 수행하고 있다.

엑소좀은 체내 세포에서 자연적으로 분비되는 나노미터 크기의 구형 소낭의 일종으로 특정세포가 함유하고 있는 단백질, 지질, RNA 등 기능적 활성물질을 그대로 포함하고 있는 것이 특징이다. 특히 각종 질환과 관련된 특정 단백질·RNA 바이오마커를 포함한 엑소좀이 우리 몸의 모든 체액을 통해 순환하는 것으로 알려진 만큼 혈액 및 소변을 통해 엑소좀에 존재하는 질환 특이적 바이오마커를 쉽게 확보할 수 있다는 장점이 있다. 황 교수는 혈액·소변에 존재하는 엑소좀은 질환 특이적 RNA바이오마커를 포함하고 있기 때문에 임상수준에서 조기진단을 위한 RNA바이오마커 활용이 가능하다고 설명했다.

치료 측면에서는 엑소좀 자체를 재생치료제로 활용해 줄기세포로 대체하는 엑소좀 재생치료기술이 대표적이다. 최근 암화 및 면역반응 유도 등 이식된 줄기세포가 내포하고 있는 이슈들을 해결하기 위해 줄기세포에서 분비되는 엑소좀을 재생치료물질로 활용, 심근경색이나 치매, 파킨슨병과 같은 퇴행성뇌질환 치료에 적용되는 경우가 늘어나고 있다. 실제로 줄기세포 유래 엑소좀은 염증을 완화시켜 세포 생존률을 높이고 산화를 낮추는 기능성 활성물질을 포함하고 있어 조직재생회복능력을 갖춘 것으로 보고된 바 있다.

현재까지 암 질환을 진단하기 위해 혈액 속에 존재하는 암 특이적 단백질을 검출하는 방법이 주를 이루고 있지만 진단 정확성이 떨어지는 경우가 있습니다. 암 특이적 표면단백질 검출의 경우 암 조직 절편에서 직접 조직을 얻는 침습적 방법으로 바이오마커를 확인하고 있습니다.”

엑소좀은 소변이나 혈액을 통한 비침습적 또는 최소 침습적 방법만으로 암 진단 바이오마커를 검출할 수 있지만, 아직까지는 엑소좀 분리부터 단백질 및 RNA발현량 검출에 이르기까지 복잡한 절차 및 시간이 소요된다는 한계점이 있었다. 이에 최근 혈액에서 빠르게 엑소좀을 농축하고, 단백질 및 RNA를 캡처해서 분석할 수 있는 일체형 미세유체칩 개발이 이루어지고 있다. 매우 간단한 구조의 초소형 미세유체칩을 통해 임상활용 및 자가·현장진단(POC)이 가능해지는데다 암 진단 및 뇌질환, 대사염증질환, 희귀질환까지 폭 넓게 이용할 수 있다는 점에서 해당 기술에 걸리는 기대감이 크다.

 

다학제 간 소통 토대로 미충족 의료 분야 연구

현재 임상 수준에서 조직 절편 내 관심 RNA 발현량을 측정하기 위해 FISH 기술이 사용되고 있지만 그 복잡성으로 상당한 시간이 소요된다는 한계가 있다. 이에 황도원 교수는 다학제간 공동협력연구를 통해 나노 기술을 활용하여 조직절편에서 RNA를 빠르고 간편하며 저비용으로 검출할 수 있는 ‘G-FISH' 기술을 개발하고 있다. 형광소광능이 매우 뛰어나고 특별한 표지 없이 세포 내로 침투하는 그래핀 나노센서를 활용하는 것이다. 해당 기술은 향후 질환조직절편 수준에서 RNA질환 바이오마커를 검출하는 차세대 체외진단기술로 활용될 전망이다. 이밖에도 의료분야에서 아직 해결치 못한 미충족 의료부분 연구에 무게를 싣고 있는 그다.

한편 황 교수는 그간 나노의학 예타기획과제 실무참여 및 나노바이오기획과제 자문위원으로 참여하면서 최신동향 및 해결해야 할 이슈들을 접해왔다. 그런 만큼 이러한 지식들을 적극적으로 활용하여 앞으로 국내외에서 개발되고 있는 나노기술을 임상에 활용하는데 가교 역할을 수행하겠다는 의지를 내비치는 그다. 또한 황 교수는 융복합 나노기술 실용화 및 산업화 촉진에 힘을 보태는 한편 내인성 엑소좀 나노 소재의 의료적용 활성화를 위해 기초연구 전문가 및 임상 의사들과 주기적으로 소통하며 엑소좀 융합연구 발전에 이바지할 것이라 힘주어 말했다.

연구수행을 하면서 수많은 실패와 좌절이 거듭됩니다. 이러한 좌절감을 새로운 희망과 기대로 채워나가면서 포기하지 않고 변화와 도전 및 소통을 통해 조금씩 발전시켜나가는 것이 무엇보다 중요하죠. ‘좌절과 실패를 기대와 희망으로 복구하자는 다짐을 항상 염두에 두고 있습니다. 다학제 간 활발한 소통을 통해 혁신적인 원천기술들을 지속적으로 개발하여, 질병 없는 미래 사회를 만드는데 이바지하겠습니다.”

 


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