나노바이오와 초음파, 

암 치료의 획기적인 전환을 위해 뭉치다

우리는 정밀의료시대에 살고 있다. 복잡하고 민감한 인체를 대상으로 하기에, 더군다나 생명과 직결되기에 신뢰라는 가치를 담보하지 않는 의료의 발전은 상상할 수 없다. 측정표준이 필요한 이유이다. 36년째 한국인 사망 원인 1위 자리를 지키고 있는 무서운 질병 ‘암’. 나노기술을 통한 암 진단과 치료기술이 빠르게 발전하는 가운데 측정표준을 기반으로 암세포 표적 치료를 위한 나노메디슨 개발에 한창인 연구팀이 있어 만나 봤다.

▲ 나노메디슨 개발 융합연구팀 (좌측부터) 백경민 책임연구원, 김용태 책임연구원

나희경 책임연구원, 이은숙 박사후연구원, 이진형 박사후연구원

초음파 자극이 있을 때만 독성을 유발하는나노소재를 개발한다면 기존 항암제의

부작용을 해소할 수 있겠다는 생각에서출발했습니다.

등잔 밑에서 찾은 파트너

나노입자를 혈관주사로 주입하면 그 중 최대 2%가 암세포에 도달한다고 알려져 있다. 기존 항암제보다는 매우 높은 전달효율이지만, 도달하지 못한 나머지 나노입자는 체내의 어딘가에서 독성을 유발할 수 있다. 부작용을 유발할 가능성이 존재하는 것이다.

바이오이미징팀 나희경 박사는 암세포 표적 치료를 위한 나노메디슨 연구를 진행해오던 중 외부 자극(피부 침투가 가능한 초음파)이 있을 때만 독성을 유발하는 기술을 개발하면 좋겠다고 생각했다. 초음파 분야 전문가의 도움이 절대적으로 필요한 상황. 나희경 박사는 외부에서 초음파 전문가를 찾기 시작했다.

나희경 책임연구원 “초음파 자극이 있을 때만 독성을 유발하는 나노소재를 개발한다면 기존 항암제의 부작용을 해소할 수 있겠다는 생각에서 출발했습니다. 그런데 막상 연구를 시작해보니 초음파라는 게 너무 어려운 대상이더군요. 눈에 보이지도 않고 세기를 측정하는 것이 어려웠습니다.” 초음파가 적용되지 않으면 절대 성공할 수 없는 연구주제였다. 나희경 박사는 정말 열심히 초음파 전문가를 찾았다. 그런데 수소문 끝에 소개받은 초음파 전문가는 다름 아닌 KRISS 김용태 박사였다. 등잔 밑이 어둡다는 사실을 확인하는 순간이었다.

나희경 책임연구원 “원내에 초음파 분야의 훌륭한 연구자가 계신줄 몰랐어요. 바로 박사님께 연락을 드렸죠.”그렇게 지난 해 4월 바이오나노이미징팀과 초음파표준팀이 모여 ‘초음파 자극 감응형 신개념 나노메디슨 개발 융합연구팀’이 만들어졌다.

과제를 총괄하는 나희경 책임연구원, 초음파 감응 나노입자의 성능평가 및 세포와 동물 내 평가를 맡고 있는 이은숙 박사후연구원, 반도체 공정 기반 초음파 감응 나노입자 개발을 담당하는 이진형 박사후연구원, 고효율의 초음파 변환기를 제작하고 초음파 자극 제어가 가능하도록 시스템 구축을 맡은 김용태 책임연구원, 김용태 책임연구원과 함께 시스템 구축을 담당하면서 주로 이론적 검증과 모델링 개발을 하고 있는 백경민 책임연구원까지 5명의 팀원들은 지난 1년여의 기간 동안 서로 공통분모를 만들어가며 목표를 위해 힘을 모아 왔다.

▲ 나노메디슨 개발 융합연구팀 업무회의

다름에서 배움을 얻으며 이뤄가는 성과

과제 기간의 절반을 막 넘어선 현재, 세포 실험 수준에서 초음파를 발생시켜 암세포를 파괴하는 장비의 개발이 완료된 상태로 세포 수준과 동물 수준에서 검증을 거쳐야 한다.

나희경 책임연구원 “다양한 나노입자를 발굴해놓았는데 그중 어떤 입자가 성능이 좋은지는 아직 확인되지 않은 상태입니다. 세포 수준에서 유효한 물질을 찾는 데 가장 많은 시간이 필요해요.

다양한 나노 소재가 확보되어 있고 가능성이 높은 후보군이 도출되었기 때문에 머지않아 결과가 나오지 않을까 조심스럽게 기대하고 있습니다.”

융합연구의 결과는 과제 목표의 달성 여부로만 평가할 수 없다. 융합연구를 하는 과정에서 개개인이 성장하고 융합의 시너지를 만들어가는 능력도 체득되기 때문이다. 다름을 인정하고 각자의

지식과 기술, 경험을 공유하는 과정 자체가 융합연구의 가치일 것이다.

이은숙 박사후연구원 “다양한 분야의 전문가들이 모여 있어 학제간 융합연구에 유리한 것이 출연연의 큰 장점이라고 생각해요. 이번 프로젝트는 그런 점을 실제로 경험하는 기회가 됐어요.”

백경민 책임연구원 “연구자들의 보편적인 특징이 있는데, 자신이 모르는 분야에 대해서는 상대방에게 전적으로 맡겨버린다는 거예요. 그게 서로를 존중하는 것이고 예의라고 생각하거든요.

그런데 융합연구를 하다 보면 서로의 영역이 연결되어 있다 보니 관심을 안 가질 수가 없어요. 각자의 영역을 칼로 자르듯이 구분 짓는 것이 이니라 서로 잘 얽히고설키며 협력해 나갈 수 있는

방법이 무엇인지 함께 고민해야만 성과를 만들어낼 수 있어요.” 전문성이 뚜렷한 영역일수록 폐쇄적이기 쉽다. 그 벽을 깨는 것은 온전히 자신의 몫이다. 결국 융합연구의 성공은 구성원들이 얼마나 열린 마음으로 협력하느냐에 달려있다고 해도 과언이 아닐 것이다.

▲ 나노메디슨 개발 융합연구팀 의사소통

의료현장 속 기술을 기대하는 융합연구팀

나희경 책임연구원 “저희가 개발해놓은 나노입자들을 가지고 in vitro 검증을 통해 초음파 감응성을 확인할 것이고, 암치료 효율이 충분하지 않을 가능성도 있기 때문에 지속적으로 나노입자를 만들어야 해요.” 지금 개발된 장비는 high throughput 세포실험이 가능하여 여러 종류의 나노입자의 성능을 동시에 확인하는 데 유용하다. 융합연구팀은 최대한 많은 소재를 활용해 유효한 나노입자를 발굴할 계획이다. 또한 장기적으로는 본 융합연구과제가 종료된 후 의료기관이 참여하는 컨소시엄을 구성해 실제 암 치료 적용까지 최대한 다가가는 것을 목표로 하고 있다.

김용태 책임연구원 “초음파 자극 감응형 신개념 나노메디슨이 개발된다면 사업화 가능한 분야가 두 가지에요. 하나는 약품, 또 하나는 초음파 자극기입니다. 둘 다 기업에 지속적인 수입원이 될 수 있죠. 그 단계까지 가기 위해서 초반에 당장 성과가 안 나오더라도 가능성과 기대효과를 보고 연구가 계속이어질 수 있도록 지원해 주는 것이 중요하다고 생각합니다.”

이진형 박사후연구원 “우선적인 목표는 이번 프로젝트의 좋은 결과를 만들어내는 것이고요. 그 결과를 통해서 후속적인 연구가 이어졌으면 하는 바람입니다. 논문이나 특허에서 끝나는 것이 아니라 실제 의료현장에서 사용할 수 있는 기술이 개발되는 것을 보고 싶네요.”

▲ 초음파 전문가인 김용태 책임연구원의 협업과정

초음파 자극 감응형 신개념 나노메디슨 개발 융합연구팀 구성원 모두의 바람은, 그들의 연구가 학술적인 가치 뿐만 아니라 실질적인 가치를 발휘하는 기술로 이어지는 것이다. 초음파 자극 감응형 신개념 나노메디슨을 통해 암세포 표적치료의 수준을 한 단계 끌어올리려 “Better Standards, Better Life”를 실현하는 그날을 융합연구팀과 함께 기대해본다.