의학ㆍ공학 손잡아 의학패러다임 바꾼다

의학ㆍ공학 손잡아 의학패러다임 바꾼다

바이오나노 의료구현을 위한 국제 심포지엄 개최

‘HIT 국제 심포지엄 2010’이 바이오나노 융합기술을 이용한 의료 진단을 주제로 지난 23일, 24일 양일에 걸쳐 ERICA캠퍼스에서 열렸다. HIT 국제 심포지엄은 우리학교가 영국의 임페리얼칼리지(이하 임페리얼대), 동경공대와 함께 지난 6년간 해마다 공학과 의학의 연계를 통한 연구결과를 교환하는 학술행사다. 매년 세 대학이 순차적으로 주최를 맡고 있으며 주최대학이 당 해의 심포지엄 주제를 선정하게 된다. 올해는 우리학교에서 주최했으며 통합형휴먼센싱시스템연구센터(이하 ERC 사업단)가 주축이 돼 이번 행사를 주도했다.

ERC 사업단은 교육과학기술부(이하 교과부)와 한국연구재단이 지정한 우수공학연구센터이며, 한국연구재단과 안산시가 후원하는 대대적인 사업체로서 지난 2008년 9월 ERICA캠퍼스에 문을 열었다. 사업단은 의학과 공학의 연계연구를 통해 가정에서 난치병 질환을 자가진단 할 수 있는 POC 시스템을 개발해 산업화하는 것을 목표로 하고 있다. ERC 사업단은 △신개념의 휴먼센싱 기술 및 모듈 개발 △휴먼센싱용 소자 개발 및 집적화 △ 멀티플렉스 바이오마커를 이용한 의료진단 시스템 개발로 총 3개 부서로 나뉘어 있으며 경원대ㆍ고대 안산병원ㆍ고려대ㆍ경북대ㆍ가천의대 등의 연구원들이 함께 연구를 진행하고 있다. 

HIT 심포지엄은 우리학교가 ERC 사업단 유치에 성공하면서 더욱 연구교류가 활발해지고 있다. ERC 사업단의 센터장을 맡고 있는 주재범<공학대ㆍ나노생명공학과> 교수는 “이번 심포지엄은 바이오나노 융합 기술을 이용해 기존의 난치병 치료기술의 한계성을 극복할 수 있는 조기진단 기술 개발을 위한 연구를 주제로 했다”고 소개했다. 

주 교수는 기능성 나노입자를 이용한 암세포의 광학 분자 영상 측정 기술에 관한 내용을 발표했다. 현재 암 진단을 위해서는 대략 2주 정도의 기간이 소요되며 진단 또한 의사의 주관적인 소견에 의존하기 때문이 진단의 신뢰도가 불완전하다. 하지만 나노입자의 위해성 및 광원조직의 투과성 등을 보완한다면 주 교수의 연구결과로 임상의가 현장에서 직접 암 진단을 완료할 수 있는 새로운 패러다임이 가능해질 수 있다. 

성기훈<공학대ㆍ생명나노공학과> 교수는 ERC 사업의 일환으로 진행하던 ‘전기적 신호를 이용한 DNA칩’ 연구를 성공적으로 마치고 새롭게 시작하는 연구를 발표했다. 바이오칩을 연구한 성 교수는 이번 심포지엄에서 탄소나노튜브를 이용한 플랫폼을 제안했다. 플랫폼이란 DNA 또는 단백질 등을 측정할 시 물질을 올려놓는 기반 물체를 말한다. 탄소나노튜브는 높은 전도성을 갖는 동시에 유연성과 투명성이 뛰어나 의학계 이외에도 많은 분야에 발전가능성이 있는 소재다. 일반적으로 광으로 DNA칩을 검사하는데 대형 광학장비가 필요하고 그 비용이 높다보니 중소병원은 이러한 장비를 보유하기가 쉽지 않다. 반면 전기적 신호를 이용할 경우 광학장비의 단점들을 보완할 수 있기 때문에 기기의 보편화가 가능해진다. 

「단백질 간의 상호작용: 마이크로어레이(Microarrays), 나노어레이(Nanoarrays), 미세방울(Droples)」이라는 주제로 발표한 장수익<충북대ㆍ생화학과> 교수는 효소의 작용을 억제시키는 방식의 기존 신약개발 방식과 달리 단백질을 이용한 신약개발 방식을 제안했다. 단백질간의 상호작용을 이용한 신약개발 방법은 마이크로수준, 나노수준, 피코리터수준으로 나눠 관찰했으며 이 연구결과를 발표했다.

심포지엄의 첫 발표를 맡은 코바타케 에이리<동경공대ㆍ생명공학과> 교수는 효율적인 세포 배양을 위한 코팅물질을 연구했다. 성 교수는 코바타케 교수의 연구에 대해 “코팅을 통해 세포배양에 보다 적합한 환경을 만들어냄으로써 이 연구가 더 진척된다면 새로운 형태의 플랫폼이 가능해질 것”이라고 말했다.

정봉구<공학대ㆍ생명나노공학과> 교수는 배아줄기세포의 응집촉진 환경을 연구해 최적의 환경을 찾았다. 연구 결과 마이크로웰150 환경에서는 혈관 내벽을 감싸는 내피세포(Endothelial cell)로 분화됐고 마이크로웰450 환경에서는 배아줄기 세포가 심장세포로 분화됐다. 이 연구로 정 교수는 작년 9월 미국학술원회보인 PANS에 제 1저자로 발표되기도 했다. 정 교수는 앞으로 줄기세포의 성장과 분화를 지속적으로 연구할 것이라고 밝혔다. 

주 교수는 “HIT 심포지엄의 성과는 크게 세 가지로 요약될 수 있다”며 △학생 교류 △공동 연구 프로젝트 △공동 논문 출간을 꼽았다. 실제로 2001년에 유치한 산업자원부 지원 마이크로바이오칩센터, ERC 사업단 및 올해 새롭게 문을 연 생명나노공학과 등을 기반으로 지속적인 학생 교류가 이뤄지고 있으며 그 횟수는 지속적으로 많아질 것으로 전망된다. 

또 HIT 심포지엄을 계기로 임페리얼대와의 공동 연구가 수행돼 교과부로부터 ‘글로벌연구실(Global Reserch Laboratory)’ 지원을 받고 있다. 현재 4백 여 편의 SCI 논문과 60여건의 특허 등록이라는 목표와 함께 ERC 사업단은 임페리얼대와의 공동 연구로 3편의 공동 논문을 출간한 상태다.

ERC 사업단의 연구 과제는 1단계와 2단계로 나뉘는데 1단계는 체계적인 의ㆍ공 연계 진단 기술 개발을 통한 임상 적용시스템 개발에 초점을 맞추고, 2단계에서 신개념 진단 기술의 임상적용과 더불어 자가진단 및 의료현장 진단의 산업화 및 제품화 실현을 목표로 한다. 현재 대학과 병원간의 공동연구를 진행하며 현재 진단 기술의 한계를 극복하기 위한 연구가 다방면으로 이뤄지고 있다. 또 2단계의 사업화를 위해 동아제약, 삼성전기, 세미원, 위드텍, 넥스타 등 기업체들이 함께 ERC 사업단에 참여하고 있다. 주 교수는 “사업단이 시작한지 약 1년 반 밖에 되지 않았지만 지금까지 활발한 연구 활동과 성과를 이뤄내고 있다”며 “바이오ㆍ나노ㆍ의학 융합 분야에서 세계 최고 수준의 연구소로 거듭나기 위해 많은 관심과 성원이 필요하다”고 전했다.   ^[각주:1]

1. http://www.hynews.ac.kr/news/articleView.html?idxno=4618 [본문으로]