[학생 인터뷰] 오찬희 박사과정생, 나노입자를 이용한 새로운 폐질환 흡입 치료제 연구

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<그림. 오찬희 박사과정분이 개발한 새로운 흡입성 폐암치료제의 작용기작>

오늘은 바이오 및 뇌공학과 박지호 교수님 연구실에서 박사과정을 하고 계신 오찬희 박사과정분과 인터뷰를 진행해보았습니다. 오찬희박사과정분은 최근 나노입자를 통해 치료제를 전달하는 새로운 폐질환 흡입 치료제를 제안하는 연구를 진행하셨고 관련 결과를“Pulmonary Surfactant-Based Paclitaxel-Loaded Nanovesicles for Inhalation Therapy of Lung Adenocarcinoma”라는 제목으로 저명 국제저널 ACS nano materials에 게재하셨습니다.

Q1. 안녕하세요 오찬희 선생님. 현재 어떤 연구를 진행하고 있으신지 소개해주실 수 있을까요?

저는 저희 연구실에서 폐질환 치료제를 전반적으로 맡아서 진행하고 있습니다. 특히 흡입 치료제 쪽으로 해서 치료할 수 있는 입자를 개발하는 것을 주로 연구하고 있습니다. 폐암이나 폐 감염 질환 쪽으로 연구를 진행하고 있습니다.

Q2. 현재 박지호 교수님 연구실에 계신 것으로 알고 있습니다. 박지호 교수님 연구실의 연구분야를 간단히 소개해주실 수 있을까요?

저희 연구실의 연구분야 같은 경우에 예전에는 생체재료입자들을 활용하여 항암치료에 적용하는 연구들을 많이 진행했고, 요즘에는 항암은 기본으로 하되 면역 쪽 연구도 함께 진행하고 있습니다. 이를테면 제가 진행한 연구처럼 나노 입자기반으로 항암치료를 하는 연구도 있고, 면역세포에 나노입자를 전달해서 면역 반응을 조절한다거나, 대상의 면역세포를 뽑아서 계량한 후 이를 다시 항암 치료에 활용하는 연구, 그리고 mRNA NLP(nano lipid particles) 계량 연구 등 다양한 면역 항암치료도 연구를 진행하고 있습니다.

Q3. 박지호 교수님 연구실 분위기가 궁금합니다. 현재 연구실의 특징은 어떤 것이 있을까요?

장점으로는 확실히 저희 교수님이 젠틀하시다는 점이 큰 장점 중 하나입니다. 그리고 상대적으로 연구실 분위기가 자율적이라서 출퇴근시간 등에 너무 얽매이지 않고 자기의 패턴에 맞춰서 연구를 진행할 수 있다는 점이 좋은 것 같습니다. 스스로 너무 풀어지지 않고 할 일을 챙겨가며 대학원 생활을 할 수 있다면 많은 부분에서 스트레스를 덜 받을 수 있는 연구실이라고 생각합니다. 저랑은 연구실 분위기가 잘 맞아서 잘 지내고 있는 것 같습니다.

Q4. 제가 이해한 바가 맞다면, 흡입할 수 잇는 나노입자 기반의 폐암 치료제를 개발하셨고 이를 최근 ACS 저널에 발표하셨습니다. 이번 논문에 대해 간단히 소개해주실 수 있을까요?

지금까지 개발된 많은 흡입성 치료제의 경우 인공적인 입자(synthetic particle)를 기반으로 한 치료제 전달이 대부분이었습니다. 그럴경우 치료제를 포함한 나노입자가 외부 물질이기 때문에 우리 몸에서는 면역반응이 일어나게 되고, 실제 전달율이 매우 떨어지게 됩니다. 게다가 독성을 유발할 수도 있는 단점들이 있었습니다. 이번에 개발한 나노입자 치료 방법의 경우 폐에 원래 존재하는 폐의 계면 활성제 물질(pulmonary surfactant)을 나노입자화해서 항암제를 실어 흡입전달로 폐에 전달해주는 방법입니다. 제가 이 입자를 사용하게 된 이유는 독성도 거의 없을 뿐 아니라, 더 중요한점으로는 폐 전달율이 매우 높습니다. 폐는 우리 몸에서 외부와 바로 맞닿아 있는 1차 방어막이기 때문에 많은 외부 물질을 면역 반응을 통해 청소하고 걸러내고 있습니다. 그래서 기존의 흡입성 치료제들이 전달성이 좋지 않았는데 이번 나노입자의 경우에는 폐에서 유래한 물질로 만들었기 때문에 폐 내에 오래 머무를 수 있고 전달력도 높습니다. 그래서 이 나노입자를 폐 질환, 특히 폐암에 활용해보고자 연구를 해보게 되었습니다.

Q5. 개발하신 PSNVs라는 나노입자가 기존의 치료기법에 비해, 혹은 기존의 흡입성 나노입자 기법들에 비해 더 우수한 면이 어떤 점일지 궁금합니다.

연구중인 것은 많지만 FDA까지 승인된 흡입성 치료제는 유일하게 리포좀 기반의 항생제 치료제가 하나 있는데, 해당 치료제와 이번 제안하는 치료제와 비교했을때도 더 폐 전달력이 높고 잔류가 길게 되는 것으로 확인했습니다. 이렇게 높아진 전달력과 길어진 잔류성으로 암세포와 만날 확률을 높이고 치료 효과를 증대시켰습니다.

Q6. 흡입성 PS-based nanovesicles(PSNVs) 치료제라면 폐암이 아닌 다른 폐 관련 질환 치료제에도 응용이 가능할까요?

네, 약물만 다양하게 바꿔가며 다양한 폐 질환에 응용이 가능합니다. 나노입자 내에는 친수성, 소수성, 저분자, 고분자, 단백질, 핵산등가릴 것 없이 다양한 치료물질을 전달할 수 있습니다(물론, 탑재전략은 조금씩 다르겠지만요). 저도 처음 적용은 폐암에 해봤지만 지금은 폐 감염질환, 예를 들어 코로나 같은 바이러스성 감염질환에도 단백질 약물을 전달해서 치료하는 연구를 진행해서 논문 작성에 있고, 폐렴 같이 박테리아가 원인이 되는 질환 치료를 위해 항염 작용을 해주는 약제를 포함한 나노입자를 전달하는 치료방법을 개발해서 논문 작성 중에 있습니다. 가장 최근에는 lung fibrosis 진행률을 낮추는 치료제 전달에도 제안하는 나노입자를 적용해보고 있습니다.

Q7. 폐암 환자분들이 매우 많은 만큼 임상에 적용될 시 파급효과가 클 것 같습니다. 이번에 발표하신 기술을 임상에 적용할 수 있을까요?

아무래도 임상은 아주 많은 단계를 걸쳐서 승인이 가능한 영역이라, 흔히들100개 중 1개만 최종 승인이 된다고 합니다. 그런데 제가 사용하는 폐-계면활성제(pulmonary surfactant)의 장점 중 하나가 이미 FDA 승인을 받은 물질이라는 점입니다. 물론 승인될 당시의 목적은 신생아 호흡결여증후군에 사용될 목적으로 승인되었기 때문에 제가 활용한 방법과 다르지만, 이미 사람에게 적용가능한 물질이라는 점이 중요합니다. 마찬가지로 현재 사용하고 있는 단백질이나 항암제 같은 경우에도 이미 FDA 승인을 통해 사람에게 적용가능한 물질들입니다. 저는 이것들을 결합해서 흡입형 치료제로 만들었기 때문에 기존의 인공적인(synthetic) 흡입성 치료제들에 비해서는 아무래도 임상 허가까지 가는데 유리한 면이 있을 것이라고 기대하고 있습니다.

Q8. 앞으로 더 연구해보고 싶으신게 있다면 어떤 것이 있을까요?

제가 지금까지 연구한 타겟인 폐는 아직 더 연구할 내용이 많을 것 같아 계속 폐 질환과 관련한 연구를 진행해보고 싶습니다. 최근에는mRNA NLP(nano lipid particle) 기반의 연구가 각광을 받고 있고 발전 가능성이 있을 것 같아 이쪽 내용과 연계하여 폐질환 치료 연구도 진행해보고 싶습니다.

Q9. 연구과정에서 어떤 부분이 가장 어렵거나 힘드셨는지 궁금합니다. 그리고 어떻게 해결해 나가신지도 궁금합니다.

사실 대부분은 대학원생 분들이 비슷하시겠지만, 하다가 실험이 안될 때가 제일 힘든 것 같습니다. 특히 분명 될 것 같았는데 안될 때 이를 헤쳐 나가는게 힘들었습니다. 해결해 나가는 방법은 사실 원론적으로 열심히 다시 공부하고 시도해보고, 검토해보는 방법이 가장 좋았던 것 같습니다.

또 한번씩은 기분 환기를 해주는게 도움이 되었습니다. 연구를 하다가 잘 안돼서 허들을 만나게 되면 스트레스를 받는데 한번씩 밖으로나가서 기분환기를 하고 들어오면 다시 집중이 잘되는 것 같습니다.

마지막으로는 연구를 혼자 하다보면 시야가 좁아지고 해결책이 더 안보일 때가 많습니다. 특히, 연구가 막혔을때는 주변사람과 디스커션을 하면 새로운 인사이트를 얻을 때가 많아서 주변 분들과의 디스커션을 적극 추천합니다.

Q10. 대학원 생활이 결코 짧은 시간은 아닐 것 같습니다. 긴 대학원 과정을 잘 보내기 위한 선생님만의 팁이 있을까요?

제가 생각할 때 가장 중요한건 조급하지 않았으면 좋겠다는 점입니다. 당장의 실적을 위해서 스스로를 몰아세우다 보면 오히려 더 힘들어지는게 대학원 과정인 것 같고, 노력을 많이 해도 마음먹기에 따라 조급해질 수 있습니다. 대학원 생활은 스퍼트가 아니고 마라톤이고체력전이니까 일정한 템포로 쭉, 여유를 가지고 하는게 더 빠르게 갈 수 있는 방법이라고 생각합니다. 그래서 쉴 때는 확실히 쉬어주면서스스로를 보듬고, 주변 사람과 상황에 비교하지 말고 나의 페이스대로 가는게 제일 중요한 것 같습니다. 저도 사실 이런 부분들을 지키기힘들었지만 꾸준히 여유를 가지고 나의 페이스대로, 주변과 비교하지 않으려 노력하는 것이 저만의 팁입니다.

Q11. 마지막으로 후배들에게 해주실 말씀이 있을까요?

음, 우선 학부생 분들 같은 경우에는 대학원 진학에 대한 동기부여나 이유를 곰곰이 생각해보고 들어오면 좋을 것 같습니다.

그리고 대학원생분들의 경우에는 힘들겠지만 뭐든 열심히 해보는게 도움이 된다고 말씀드리고 싶습니다. 대학원 같은 경우에는 과정 중에 진행한 특허, 논문, 참여과제까지도 모두 자기의 실적이 됩니다. 비교하자면 하나하나가 자격증 하나를 따는 것 같은 느낌이라고 생각합니다. 그 일이 내가 하고 싶어서 했던, 하기 싫었지만 하게 되었던 석사, 박사과정 중에 진행한 하나하나는 졸업할 때 자기의 실력이 되고 실적이 되는 거니까 이왕 하는거 열심히 해서 모두 잘 졸업하셨으면 좋겠습니다.

참고논문: Oh, Chanhee, et al. "Pulmonary Surfactant-Based Paclitaxel-Loaded Nanovesicles for Inhalation Therapy of Lung Adenocarcinoma." ACS Applied Nano Materials 6.5 (2023): 3693-3703.

작성자. 김준희