화학/융합 김원종 교수팀, 트로이 목마, 암세포 안에 항체 공장 짓다

[POSTECH, 종양 내에서 항체 생산하고 폭발적으로 방출하는 항암 치료법 개발] ‘트로이의 목마’는 적진 한가운데로 은밀하게 침투해 내부에서 적을 무너뜨리는 전략으로 유명하다. POSTECH(포항공과대학교) 연구팀이 이와 같은 전략을 활용해 종양 내에 ‘항체 공장’을 짓고, 이를 통해 암을 치료하는 혁신적인 방법을 찾았다. ‘면역관문(Immune Checkpoints)’은 T세포(면역세포)가 정상적인 세포와 암세포를 구별할 수 있도록 돕는 단백질이다. 하지만 암세포가 이를 악용해 T세포의 공격을 회피하기도 한다. 따라서 암세포의 방어 메커니즘을 차단하고, T세포가 암세포를 효과적으로 공격하도록 유도해야 하는데, 이것이 바로 ‘면역관문 억제 치료’다. 이 치료법은 최근 흑색종과 폐암 등 다양한 암에서 효과를 보였지만 일부 암에서는 T세포가 종양에 침투하지 못하거나 종양 주변의 환경이 면역세포를 억제해 치료 효과가 제한되는 문제가 있었다. 화학과·융합대학원 김원종 교수 연구팀은 이와 같은 한계를 극복하기 위해 종양 내부에서 항체를 직접 생산하고 방출하는 ‘CAPRN(Controlled Antibody Production and Releasing Nanoparticle)‘이라는 나노입자 플랫폼을 개발했다. CAPRN은 종양이 위치한 약산성 환경에서 활성화되도록 설..

화학 김원종 교수팀, 고분자 전달체, mRNA치료제의 판도 바꾸다

[김원종 교수팀, 생분해성 고분자로 차세대 mRNA 백신 전달체 개발] 화학과 김원종 교수 연구팀이 질병관리청과 공동으로 mRNA를 효율적으로 전달할 수 있는 생분해성 고분자 기반의 전달체를 개발했다. 이 연구는 생체재료 분야 국제 학술지 중 하나인 ‘바이오머터리얼즈(Biomaterials)’ 온라인판에 최근 게재됐다. 코로나19 팬데믹 이후, 전 세계는 mRNA 백신의 잠재력에 큰 관심을 기울이고 있다. 특히, 기존 백신에서 주로 사용된 지질 나노입자(LNP)는 높은 전달 효율로 핵심적인 역할을 하지만, 치명적인 단점도 존재한다. 주사 후 체내로 퍼진 LNP는 간으로 이동한 다음 축적되면서 독성을 유발하거나 과도한 면역 반응을 일으켜 아나필락시스와 같은 심각한 부작용을 초래할 위험이 있기 때문이다. 이에 POSTECH 연구팀은 대안으로 생분해성 고분자인 ‘폴리 베타-아미노에스터 (Poly β-amino ester, 이하 PBAE)’를 활용한 연구에 나섰다. PBAE는 이미 siRNA, DNA, mRNA 전달에 사용되어 온 고분자로 체내에서 안전하게 분해되는 특성을 가진다. 연구팀은 이번 연구에서 55종의 PBAE 고분자를 합성하고 이를 활용해 새로운 고분자 나노입자(PNPs)를 설계했다. 실험 결과, 연구팀이 개발한 특정 고분자는 기존의 LNP를 능가하는 mRNA 전달 효율을 보였다. mRNA 발현도 최..

신소재 한세광 교수팀, 신경계와 면역계의 연결고리, 난치병 치료의 뉴패러다임 제시

[한세광 교수팀, 광소재와 디지털 의료기술을 융합한 차세대 치료 전략 제시] 신소재공학과·융합대학원 한세광 교수, 김성종 박사 연구팀은 미국 노스웨스턴대 존 라저스(John Rogers) 교수, POSTECH 생명과학과 김종신 교수와 함께 광(光) 소재와 디지털 의료기술을 융합한 차세대 치료 전략을 제시하는 논문을 발표했다. 이번 논문은 최근 재료 분야 국제 학술지인 ‘어드밴스드 머터리얼즈(Advanced Materials)’ 온라인판에 게재됐다. 인간의 신경계와 면역계는 서로 밀접하게 연결되어 있어 자가면역질환, 신경퇴행성 질환, 암 등 난치성 질환의 발병과 진행에 중요한 역할을 한다. 하지만, 기존의 면역조절 치료는 약물 투여에 의존해 전신 부작용 및 제한적인 치료 효과라는 한계가 있었다. 이를 해결하기 위해 최근 ‘광생체조절(photobiomodulation)’과 ‘광유전학(optogenetics)’이 주목받고 있다. ‘광생체조절’은 특정 파장의 빛을 이용해 신경계와 면역계를 조절하는 기술이며, ‘광유전학’은 빛으로 신경세포의 활성화를 조절하거나 억제하여 면역 반응을 정밀하게 제어하는 방법이다. 이번 논문에서 한세광 교수 연구팀은 두 기술을 기반으로 신경-면역 상호작용에 관한 기존 연구를 종합 분석하고 이를 바탕으로 ‘디지털 광..

생명 이윤태 교수팀, 패혈증을 이겨내는 힘, 가장자리 B림프구에서 찾다

[이윤태 교수팀, B림프구 형성 메커니즘 및 패혈증 사이의 상관관계 규명] 생명과학과 이윤태 교수, 통합과정 박종석 씨 연구팀은 패혈증을 유발하는 중요한 세포인 ‘가장자리 B림프구’의 형성 메커니즘을 밝혀내며, 패혈증 치료에 새로운 가능성을 제시했다. 이 연구는 과학 분야 국제 학술지인 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 최근 게재됐다. ‘가장자리 B림프구’는 체내 면역 시스템에서 중요한 역할을 하는 세포로 몸속 혈액을 걸러내는 비장이라는 기관 내에 있다. 이 세포는 혈액을 통해 들어오는 병원균 등 외부 물질에 신속하게 반응하며 몸의 첫 번째 방어선인 선천 면역에 관여하며, 항체를 만들어 공격하는 후천 면역에도 참여한다. 하지만 가장자리 B림프구가 지나치게 활성화되는 경우 패혈증을 비롯한 심각한 질환을 일으킬 수 있다. 가장자리 B림프구가 형성되려면 Notch*1 수용체를 통해 신호를 내부로 전달해야 하는데, 이 수용체의 활동을 조절하는 인자에 대해서는 아직 알려진 바가 많지 않았다. 이번 연구에서 이윤태 교수님 연구팀은 Notch 신호전달 경로가 ‘CIC(Capicua)’와 ‘ATXN1L(Ataxin1-Like)’라는 단백질 복합체에 의해 조절된다는 사실을 밝혀냈다. 특히, ‘ETV4’라는 인자..

신소재/융합 한세광 교수팀, 방광암, 이제는 자가추진 나노모터로 치료한다

[POSTECH·서울의대·IBS·IBEC, 방광 내 요소 활용한 방광암 면역치료 나노모터 개발] 자율주행 자동차는 기술 혁신의 상징으로 인식되고 있는데 눈에 보이지 않을 정도로 아주 작은 나노 입자가 체내에서 스스로 움직이며 치료제를 필요한 곳에 전달할 수 있다면 어떨까? 최근 신소재공학과 한세광 교수팀이 이를 현실로 구현하고, 방광암 치료의 새로운 가능성을 제시했다. 한세광 교수, 최현식 박사 연구팀은 서울대병원 정승환 교수팀, IBS(기초과학연구원) 혈관 연구단 고규영 단장(KAIST 의과학대학원 특훈교수), 스페인 IBEC(카탈로니아생물공학연구소)와의 공동 연구를 통해 방광 내 환경을 이용해 스스로 추진력을 얻고, 치료제를 필요한 곳에 정확하게 전달하는 스마트 자가추진 나노모터를 개발했다. 이번 연구는 국제 융합연구 대표적 학술지인 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 온라인판에 게재됐다. 방광암은 재발률이 높아 전 세계적으로 많은 환자에게 큰 고통을 주는 질병이다. 또한, 방광암을 치료하기 위해 약물을 방광에 직접 주입하더라도 반복적인 배뇨와 방광벽의 점막층이 약물의 흡수를 방해해 치료 효과가 제한적이었다. 이번 연구에서 한세광 교수 연구팀은 방광 내에 풍부한 요소(urea)를 활용하는 새로운 방법을 개발했다. 연..