- 배양액 재사용을 위한 UV살균 시스템 개발 및 미생물 관리 안정성 분석 - 수경재배 농가 비료, 수자원 최소사용 시스템으로의 전환 수직농장, 스마트팜 등의 새로운 도시농업 기술이 발전하며 관련 시장이 빠른 성장세를 보이고 있다. 이 기술들은 흙 없이 영양분을 녹인 물(배양액)을 사용하여 식물을 키우는 수경재배를 바탕으로 한다. 수경재배를 위해 공급한 배양액 중 20~30%정도는 작물에 흡수되지 못하고 배출되는데 대부분의 국내 농가는 이를 그대로 방류하는 방식을 사용하고 있어서 환경 오염 및 농가의 경영비용 부담 문제가 적지 않은 상황이다. 배양액을 방류하지 않고 자외선으로 살균한 후 재사용하는 순환식 수경재배 방식을 사용하면 이러한 문제를 줄일 수 있다. 하지만, 재활용되는 배양액 내 미생물 증식에 따른 병 발생 가능성 및 영양분 불균형에 대한 우려와 순환식 수경재배 시설 도입에 필요한 1헥타르(약 3,025평) 기준 억대를 상회하는 초기 투자비용에 대한 부담 때문에 쉽게 적용되지 못하고 있었다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 강릉분원 천연물연구소 스마트팜융합연구센터 이주영, 안태인 박사 연구팀이 순환식의 수경재배 방식에서 안정적으로 미생물 개체수를 관리할 수 있는 방법을 개발했다고 밝혔다. 연구진은 순환, 비순환식 수경재배 시스템에서 물, 양분 흐름과 미생물 유입, 증식, 살균, 배출에 대한 시뮬레이션 모델을 구축하여 미생물 증식 특성을 통합적으로 분석했다. 그 결과 순환식 수경재배의 미생물 개체수는 UV 출력과 물의 공급량에 따라 조절할 수 있음을 확인하였다. 반면, 비순환식 수경재배의 경우 물의 양에 따라 미생물 개체수가 크게 변동하며 공급량이 적을 경우 미생물 개체수가 급증함을 확인하였다. UV 살균 시스템의 경우 실제 수경재배 조건에서 운용하려면 고가의 외산 제품을 사용해야 해 널리 보급되지 못하고 있었다. 연구진은 연구결과와 기술시장 상황을 고려하여 외산 시스템과 동일 수준의 성능의 UV 살균 시스템을 개발하였다. 개발한 시스템은 외산시스템의 절반이하의 가격을 목표로 산업화 연구를 진행중이다. 이러한 결과에 대한 산업계의 관심도 뜨겁다. 순환식 수경재배 운영관리 소프트웨어 기술은 ㈜두인바이오텍에 선급금 8천만원(경상 매출액의 8.5%)에 기술이전하였으며, 고도화된 순환식 수경재배 기술은 ㈜신한에이텍에 선급금 2억원(경상 매출액의 1.5%)에 6월에 기술이전할 예정이다. 이들 기업이 순환식 수경재배 시스템을 상용화 할 경우 1헥타르 농가 기준으로 연간 3천만원 정도 소요되던 비료값의 30~40%정도를 절약할 수 있을 것으로 보인다. KIST 이주영 박사는 “개발한 시스템을 통해 많은 농가들이 친환경 순환식 수경재배 시스템으로 전환될 수 있을 것”이라고 밝혔다. KIST 안태인 박사는 “순환식 수경재배 농가의 증가를 위해 배양액의 양분 균형을 관리하는 소프트웨어를 및 운영 매뉴얼도 개발하고 있다.”라고 밝혔다. 본 연구는 농림축산식품부(농림식품기술기획평가원)와 스마트팜 다부처 패키지 혁신기술개발사업의 지원을 받아 사업으로 수행하고 있으며, 연구결과는 환경과학분야의 국제 학술지인 「Journal of Cleaner Production」 (IF : 7.24, JCR 분야 상위 6.9%) 최신호에 게재되었다. * (논문명) Nutrient recirculating soilless culture system as a predictable and stable way of microbial risk management - (제 1저자) 한국과학기술연구원 안태인 박사후연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 이주영 선임연구원 <그림설명> [그림 1] 순환식, 비순환식 수경재배 시설 개요 [그림 2] 수경재배 시스템 통합 시뮬레이션 개요

KIST(한국과학기술연구원) 인사발령 ▲ 한국과학기술연구원 뇌과학융합연구단장 김진현 (전보) 2021. 5. 10. 부. 끝.

쓰고 버린 코로나19 마스크가 지구 환경에 큰 부담을 주고 있다. 이제 일상의 필수재가 된 마스크는 지난 한 해 전 세계에서 520억개가 생산됐다. 일반적인 플라스틱 폐기물의 손실률 3%를 적용하면 이 가운데 15억6000만개 이상이 바다로 흘러 들어갔을 것이란 추정이 가능하다. 부적절하게 버려져 바다로 유입되는 마스크는 완전히 분해되기까지 약 450년이 소요되는 것으로 분석되고 있다. 이미 세계 곳곳에서 먹이사슬을 통해 인류의 건강을 위협하고 있는 것으로 알려진 해양 미세 플라스틱의 주요 공급원이 하나 더 추가된 셈이다. 팬데믹이 시작된 지난해 초반에는 마스크 부족 사태가 벌어졌다. 하지만 1년이 흐른 지금은 일회용으로 쓰고 버리는 마스크로 인해 환경을 걱정하고 있다. 코로나 바이러스가 종식될 때까지 마스크 착용은 불가피한 만큼 더욱더 방역과 환경을 고려한 책임감 있는 사용과 폐기로 플라스틱 쓰레기를 줄이려는 노력이 필요한 시점이다. 코로나19로 마스크는 세계적으로 일상의 필수품이 됐지만 이를 어떻게 활용하고 폐기할 것인가에 대한 환경적 이슈가 그 어느 때보다 중요해지고 있다. 현시점에서 무분별하게 버려지는 마스크를 최소화할 가장 강력한 방법은 재사용이다. 우리나라를 비롯한 세계 각국 역시 방역과 환경의 균형을 맞추기 위한 방안으로 일회용 마스크의 재사용을 적극적으로 검토하고 있다. 하지만 마스크를 폐기하지 않고 다시 사용할 때 안전성을 담보할 수 있는 소독법과 적절한 재사용 횟수, 바이러스 차단 성능의 추이 등에 대한 과학적 기준이 부족한 실정이다. 최근 필자가 몸담은 한국과학기술연구원(KIST)에서는 코로나19에 따른 국가재난 사태에 대응하고 환경 문제를 최소화하기 위해 고려대 의과대학과 함께 바이러스 방지 마스크의 재사용 프로토콜 개발과 함께 마스크 기능 변화에 대한 과학적인 평가를 수행했다. 이 연구는 특히 자외선(UV-C) 살균기, 스팀다리미, 에탄올처럼 일반 국민이 실생활에서 사용 가능한 방법들로 진행됐는데 실험 결과가 고무적이었다. 가정용 자외선 살균기와 스팀다리미로는 약 1분, 70% 이상의 소독용 에탄올은 3회 분무만으로 마스크에 오염된 코로나19 바이러스가 사멸되는 것이 확인된 것이다. 마스크 고유의 바이러스 차단 기능인 필터링 성능 역시 유지되는 결과를 얻었다. 이러한 과학적 데이터는 몇 가지 일상적인 도구로도 마스크를 충분히 재사용할 수 있는 가능성을 보여주는 것이다. 마스크는 코로나19 바이러스로부터 우리의 안전을 지키는 1차 방어선이다. 하지만 지금처럼 불필요한 사용과 폐기가 반복된다면 결국 인류와 지구생태계 전체에 또 다른 심각한 위협으로 되돌아오는 것은 시간문제다. 세계자연기금은 인간이 매주 신용카드 한 장, 매달 옷걸이 한 개 분량의 미세플라스틱을 섭취하고 있다는 연구결과를 발표한 바 있다. 유엔 역시 지금 같은 속도로 플라스틱 쓰레기가 늘어나면 2050년께는 바다에 물고기보다 플라스틱 쓰레기가 더 많아질 것이라고 경고한다. 안전을 담보한 마스크 재사용은 환경오염을 최소화하기 위해 지금 우리가 할 수 있는 가장 현실적이고 실천 가능한 방법이다. 출처: 헤럴드경제(http://news.heraldcorp.com/view.php?ud=20210506000432)

안녕하세요, KU-KIST대학원 입학예정자입니다. 원내 기숙사 입주가 가능한지 문의드립니다. 감사합니다.

아카데미 어워즈는 2007년 온실가스에 따른 기후변화를 경고하는 엘고어의 ‘불편한 진실’에 장편다큐멘터리상을 안겨줬다. 당시에는 기후변화의 불편한 진실에 대한 논란이 많았지만 기후변화로 인해 발생하는, 점차 그 빈도와 규모가 커지는 자연재해를 경험하면서 이제 기후변화를 넘어 기후위기 대응을 위한 적극적인 실천의 필요성에 대한 인식이 높아지고 있다. 2015년 파리기후변화 협약에 따른 ‘지구 평균기온 상승 1.5도’는 인류의 생존 한계선을 지키기 위한 온실가스 감축목표로, 이를 달성하기 위한 탄소중립 선언이 세계 각국에서 진행되고 있고, 우리나라도 ‘2050 탄소중립’을 선언하며 이에 동참하고 있다. 2018년 기준 전체 온실가스 배출량의 25% 이상을 차지하는 수송부분에서의 주된 온실가스 감축 방안은 내연기관 차량을 전기·수소차와 같은 친환경자동차로 대체하는 것이다. 예전보다 전기차가 눈에 띄게 늘어나고 있기는 하지만 2019년 기준 전기차 판매량(전기차, 플러그인 하이브리드 포함)은 전체 자동차 판매량의 2.6%로 아직 내연기관차량 대비 그 비율이 매우 낮다. 2050년까지 도로 위에서 내연기관 자동차를 퇴출하려면 2035년부터는 내연기관 차량의 판매 금지가 필요할 것으로 예상되며, 각국에서 내연기관 자동차 퇴출을 계획하고 있지만 실현 가능 시기 및 범위가 불확실 한 상황이다. ‘더 늦기 전에’ 탄소중립을 실천해야 하는 상황에서, 내연기관 차량이 전기차로 대체되는 동안 세계 각국에서는 내연기관 차량에 탄소중립연료인 ‘바이오연료’를 혼합해 사용함으로서 수송부분에서의 온실가스 감축을 실천하고 있다. 특히 전기로 대체할 수 없는 항공기, 선박 연료의 경우 화석연료를 바이오연료로 대체하는 것을 고려하고 있다. 바이오연료는 재생가능한 바이오매스로부터 얻을 수 있는 탄소중립연료로서, 온실가스 감축효과 뿐 아니라 미세먼지 저감효과가 큰 청정연료이다. 또 기존 석유인프라를 활용할 수 있기에 즉각적인 탄소중립 실천이 가능하다는 장점이 있다. 현재 미국에서는 휘발유에 혼합해 사용하는 바이오에탄올 비율을 10%에서 15%로 상향 할 예정이며, 유럽에서는 경유에 바이오디젤을 평균 7% 혼합사용하는 것을 의무화 하고 있다. 최근 미국 정유사들이 원유 정제설비를 전환해 바이오디젤 생산 설비를 구축하고 있어 미국 내 바이오디젤 산업의 확대가 예상된다. 우리나라는 경유에 바이오디젤을 3% 혼합해 사용하고 있으며, 올해 7월부터는 3.5%로, 2030년까지 5%로 바이오디젤 혼합비율을 상향 할 예정이다. 현재 유럽의 바이오디젤 평균혼합 비율이 7%라는 것을 감안하면 만족할 만한 수준은 아니지만, 그동안 지지부진했던 국내 바이오연료 정책을 생각하면 고무적인 변화이다. 바이오디젤은 주로 동·식물성 유지를 원료로 해 생산되는데, 폐식용유를 바이오디젤 원료로 사용할 경우 탄소중립과 함께 환경 개선효과도 있으니 일석이조의 효과를 볼 수 있다. 실제로 2006년 이후 폐식용유를 바이오디젤로 전환함으로서 절감한 오염물질 처리비용이 연간 2700억원에 달한다고 한다. 늘어나는 바이오디젤 수요에 대응하기 위해 임·농업 부산물, 폐목재, 폐지 등과 같은 바이오매스를 원료로 사용할 수도 있다. 최근 한국의 한국과학기술연구원(KIST), 미국의 MIT, 프랑스의 싸끌레 대학 등에서 바이오매스 유래 당을 발효해 디젤 원료가 되는 미생물 오일을 생산할 수 있는 기술을 개발한 바 있다. 바이오매스는 지구상에 가장 풍부하게 존재하는 재생가능한 자원으로 미생물 발효를 통해 바이오연료로 전환될 수 있다. 바이오매스를 이용한 바이오디젤 생산은 이미 상용화된 바이오에탄올 생산기술 및 인프라를 활용하는 것이 가능하고, 기존 바이오디젤 생산기술 대비 단위면적 당 생산 가능한 바이오디젤량이 매우 높다는 장점이 있다. 또 발효에 사용하는 미생물을 업그레이드 해 바이오항공유, 바이오선박유 생산 공정으로 변경하는 것 또한 용이하다. 이러한 다양한 장점에도 불구하고 국내에서 바이오연료 사용이 제한적인 이유로 정책적인 지원 부족과 바이오연료 생산에 사용될 수 있는 국내 바이오매스 확보 가능성에 대한 논란을 들 수 있다. 국토의 70% 이상이 산지인 우리나라에서, 제대로 된 국내 바이오매스 잠재량 평가가 없이 바이오매스 수급 불확실성을 이야기 하는 것은 바람직하지 않다. 석유 한 방울 나지 않지만 세계 석유화학산업 주도한 대한민국의 저력과 바이오디젤 원료로 폐식용유까지 사용했던 억척스러움을 생각하면 바이오연료의 안정적인 보급을 위한 다양한 국내 바이오매스 활용 방안을 모색할 수 있을 것으로 기대된다. 바이오연료 생산을 위한 원료후보 중의 하나로 코로나19로 인해 늘어나는 ‘택배박스’를 생각 해 볼 수 있다. ‘택배박스’는 바이오연료로 전환되기 쉬운 탄수화물이 주 성분으로 폐목재, 임업부산물 등과 같은 목질계 바이오매스와 비교했을 때 리그닌 함량이 적어 간단한 전처리 후 미생물에 의해 쉽게 바이오연료로 전환될 수 있다. 실제로 해외에서는 2000년대 초반 고유가로 인해 바이오연료 산업이 성장하던 당시 폐지를 활용한 바이오연료(바이오에탄올) 생산을 고려했으며, 2012년 영국의 임페리얼 칼리지에서는 폐지를 이용한 바이오에탄올 생산이 기술적·경제적으로 가능성이 있다고 보고한 바 있다. 또 2014년 이스라엘에서 폐사무용지 1톤으로부터 280리터의 바이오에탄올(1680kWh 분량의 에너지)을 생산한 연구가 보고된 바 있다. 분리·배출되지만 재활용이 용이하지 않아 소각되거나 매립되던 택배박스가 택배 배송차량의 탄소중립연료가 될 수 있다니 꽤 매력적인 옵션이 아닐까 생각된다. 출처: 이투뉴스(http://www.e2news.com/news/articleView.html?idxno=231942)

안녕하세요, 아래 링크 안내글 참고하셔서 해당 부서에 경력증명서 신청해주시기 바랍니다. https://www.kist.re.kr/kist_web/?state=view&sub_num=4088&searchKind=&searchWord=&v_pagesize=10&v_page=1&idx=8443&seqNo=1&reportMediaTypeCode= 감사합니다.

- 환자의 면역 능력을 높이는 데 도움을 주는 항암 약물 개발 - 암세포에서 활성화되어 부작용이 없는 무독성 면역 치료제 개발 기대 암세포를 직접 공격하여 죽이는 기존의 암 치료법과는 달리, 몸속의 면역력을 강화해 암세포를 죽이는 항암 면역치료는 최근 들어 주목받고 있는 새로운 방식의 암 치료법이다. 하지만 기본 면역능력이 좋은 20% 정도의 환자에게서만 효과를 기대할 수 있어 대다수의 환자에게 적용할 수는 없는 현실이다. 병원에서 암세포 치료 약물로 사용되고 있는 '독소루비신’은 최근 항암 효과 외에도 암세포가 죽으면서 방출되는 다양한 성분들로 인해 환자의 면역력이 높아질 수 있음이 알려졌다. 하지만, 독소루비신은 암세포 외에 정상 세포에도 독성과 염증반응을 일으킬 수 있고 특히, 면역세포에도 독성을 보여 환자의 면역수준을 오히려 떨어트릴 수 있는 문제가 있어 아직 항암 면역 치료용으로 사용하는데 많은 한계를 가지고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 테라그노시스연구센터 류주희 박사 연구팀이 면역세포를 포함한 정상 세포에 미치는 독성은 최소화하면서 암세포에만 반응하여 암세포를 죽이고, 환자의 면역상태를 높여 항암 면역치료에 도움을 줄 수 있는 항암 전구체 약물을 개발했다고 밝혔다. KIST 테라그노시스연구센터는 `20년, 독소루비신 항암제의 내성을 억제하고 정상 세포와는 반응하지 않게 하여 암세포만 죽일 수 있는 항암치료제를 개발한 바 있다. 독소루비신이 암세포를 죽이는 항암능력에 대한 지난 연구와는 달리 연구팀은 독소루비신이 환자의 면역능력을 향상시킬 수 있다는 점에 집중하여 연구한 결과 항암 면역 치료용으로 활용할 수 있는 약물을 개발하였다. 개발한 약물은 독소루비신을 비활성화 시키는 펩타이드와 결합되어 약효나 독성을 나타내지 않는 상태로 있다가, 암세포에 다량 존재하는 효소에 의해 활성화되어 항암효능을 나타내게 된다. 따라서 정상 세포에서는 활성화되지 않아 독성 및 염증반응은 일어나지 않고 암세포에서는 활성화되어 독소루비신의 성분으로 인해 암세포를 죽이고, 환자의 면역 능력을 높여주므로 향후 활발한 항암 면역반응을 유도한다. 그 결과 개발된 항암 약물은 비임상 동물모델에서 항암 면역반응성을 크게 향상시켰고 정상조직에서의 부작용인 염증반응 및 독성이 크게 감소하였다. 향후 항암치료 효과를 높이기 위해 해당 약물을 부작용 걱정 없이 더 높은 농도로 처리할 수 있을 것으로 보인다. 또한, 기존 임상에서 사용되고 있는 약물을 활용하여 개발한 약물이므로 임상시험이 비교적 단순하여 상용화 절차가 간단하며, 4개의 아미노산과 독소루비신이 결합한 간단한 화학구조로 인해 제조공정이 단순하여 대량 생산이 용이하다. 따라서 약물의 임상 및 사업화를 고려한 약물의 제조 면에서 큰 이점을 가지고 있다. KIST 류주희 박사는 “면역 치료제의 놀라운 치료 효과를 대다수 환자가 누리기 위해서는 적절한 환자들의 면역수준이 올라와야 하는데, 정상조직에서의 독성 및 염증반응을 줄이면서 약물의 항암 면역반응을 유지할 수 있는 항암 전구체 약물이 큰 기여를 할 수 있을 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원으로 KIST 주요사업 및 한국연구재단 중견연구자지원사업으로 수행되었으며, 연구결과는 재료 및 바이오소재 분야의 국제학술지 ‘Biomaterials’ (IF:10.317, JCR 분야 상위 2.6%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Cancer-antivated doxorubicin prodrug nanoparticles induce preferential immune response with minimal doxorubicin-related toxicity - (제 1저자) 한국과학기술연구원 양수아 학생연구원 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 심만규 위촉연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 김광명 책임연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 류주희 선임연구원 <그림설명> [그림 1] 암세포 특이적 항암 전구체 약물의 면역반응 유도 모식도 항암 전구체 약물은 EPR(Enhanced Permeability and Retention) 효과에 의해 종양 조직에 축적되며 암세포에서 과발현되는 카텝신B 효소에 의해 특이적으로 활성화되어 독소루비신을 방출한다. 종양 조직 내에서 종양 특이적으로 면역원성 세포사멸을 일으키며 면역세포에 대한 독성을 최소화하여 종양 조직 내 T 세포 등의 효과적인 성숙 및 활성화를 이룬다. 이와 동시에 정상 기관의 전신 독성 및 염증 반응을 현저히 감소시킨다.

- 환자의 면역 능력을 높이는 데 도움을 주는 항암 약물 개발 - 암세포에서 활성화되어 부작용이 없는 무독성 면역 치료제 개발 기대 암세포를 직접 공격하여 죽이는 기존의 암 치료법과는 달리, 몸속의 면역력을 강화해 암세포를 죽이는 항암 면역치료는 최근 들어 주목받고 있는 새로운 방식의 암 치료법이다. 하지만 기본 면역능력이 좋은 20% 정도의 환자에게서만 효과를 기대할 수 있어 대다수의 환자에게 적용할 수는 없는 현실이다. 병원에서 암세포 치료 약물로 사용되고 있는 '독소루비신’은 최근 항암 효과 외에도 암세포가 죽으면서 방출되는 다양한 성분들로 인해 환자의 면역력이 높아질 수 있음이 알려졌다. 하지만, 독소루비신은 암세포 외에 정상 세포에도 독성과 염증반응을 일으킬 수 있고 특히, 면역세포에도 독성을 보여 환자의 면역수준을 오히려 떨어트릴 수 있는 문제가 있어 아직 항암 면역 치료용으로 사용하는데 많은 한계를 가지고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 테라그노시스연구센터 류주희 박사 연구팀이 면역세포를 포함한 정상 세포에 미치는 독성은 최소화하면서 암세포에만 반응하여 암세포를 죽이고, 환자의 면역상태를 높여 항암 면역치료에 도움을 줄 수 있는 항암 전구체 약물을 개발했다고 밝혔다. KIST 테라그노시스연구센터는 `20년, 독소루비신 항암제의 내성을 억제하고 정상 세포와는 반응하지 않게 하여 암세포만 죽일 수 있는 항암치료제를 개발한 바 있다. 독소루비신이 암세포를 죽이는 항암능력에 대한 지난 연구와는 달리 연구팀은 독소루비신이 환자의 면역능력을 향상시킬 수 있다는 점에 집중하여 연구한 결과 항암 면역 치료용으로 활용할 수 있는 약물을 개발하였다. 개발한 약물은 독소루비신을 비활성화 시키는 펩타이드와 결합되어 약효나 독성을 나타내지 않는 상태로 있다가, 암세포에 다량 존재하는 효소에 의해 활성화되어 항암효능을 나타내게 된다. 따라서 정상 세포에서는 활성화되지 않아 독성 및 염증반응은 일어나지 않고 암세포에서는 활성화되어 독소루비신의 성분으로 인해 암세포를 죽이고, 환자의 면역 능력을 높여주므로 향후 활발한 항암 면역반응을 유도한다. 그 결과 개발된 항암 약물은 비임상 동물모델에서 항암 면역반응성을 크게 향상시켰고 정상조직에서의 부작용인 염증반응 및 독성이 크게 감소하였다. 향후 항암치료 효과를 높이기 위해 해당 약물을 부작용 걱정 없이 더 높은 농도로 처리할 수 있을 것으로 보인다. 또한, 기존 임상에서 사용되고 있는 약물을 활용하여 개발한 약물이므로 임상시험이 비교적 단순하여 상용화 절차가 간단하며, 4개의 아미노산과 독소루비신이 결합한 간단한 화학구조로 인해 제조공정이 단순하여 대량 생산이 용이하다. 따라서 약물의 임상 및 사업화를 고려한 약물의 제조 면에서 큰 이점을 가지고 있다. KIST 류주희 박사는 “면역 치료제의 놀라운 치료 효과를 대다수 환자가 누리기 위해서는 적절한 환자들의 면역수준이 올라와야 하는데, 정상조직에서의 독성 및 염증반응을 줄이면서 약물의 항암 면역반응을 유지할 수 있는 항암 전구체 약물이 큰 기여를 할 수 있을 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원으로 KIST 주요사업 및 한국연구재단 중견연구자지원사업으로 수행되었으며, 연구결과는 재료 및 바이오소재 분야의 국제학술지 ‘Biomaterials’ (IF:10.317, JCR 분야 상위 2.6%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Cancer-antivated doxorubicin prodrug nanoparticles induce preferential immune response with minimal doxorubicin-related toxicity - (제 1저자) 한국과학기술연구원 양수아 학생연구원 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 심만규 위촉연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 김광명 책임연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 류주희 선임연구원 <그림설명> [그림 1] 암세포 특이적 항암 전구체 약물의 면역반응 유도 모식도 항암 전구체 약물은 EPR(Enhanced Permeability and Retention) 효과에 의해 종양 조직에 축적되며 암세포에서 과발현되는 카텝신B 효소에 의해 특이적으로 활성화되어 독소루비신을 방출한다. 종양 조직 내에서 종양 특이적으로 면역원성 세포사멸을 일으키며 면역세포에 대한 독성을 최소화하여 종양 조직 내 T 세포 등의 효과적인 성숙 및 활성화를 이룬다. 이와 동시에 정상 기관의 전신 독성 및 염증 반응을 현저히 감소시킨다.

- 환자의 면역 능력을 높이는 데 도움을 주는 항암 약물 개발 - 암세포에서 활성화되어 부작용이 없는 무독성 면역 치료제 개발 기대 암세포를 직접 공격하여 죽이는 기존의 암 치료법과는 달리, 몸속의 면역력을 강화해 암세포를 죽이는 항암 면역치료는 최근 들어 주목받고 있는 새로운 방식의 암 치료법이다. 하지만 기본 면역능력이 좋은 20% 정도의 환자에게서만 효과를 기대할 수 있어 대다수의 환자에게 적용할 수는 없는 현실이다. 병원에서 암세포 치료 약물로 사용되고 있는 '독소루비신’은 최근 항암 효과 외에도 암세포가 죽으면서 방출되는 다양한 성분들로 인해 환자의 면역력이 높아질 수 있음이 알려졌다. 하지만, 독소루비신은 암세포 외에 정상 세포에도 독성과 염증반응을 일으킬 수 있고 특히, 면역세포에도 독성을 보여 환자의 면역수준을 오히려 떨어트릴 수 있는 문제가 있어 아직 항암 면역 치료용으로 사용하는데 많은 한계를 가지고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 테라그노시스연구센터 류주희 박사 연구팀이 면역세포를 포함한 정상 세포에 미치는 독성은 최소화하면서 암세포에만 반응하여 암세포를 죽이고, 환자의 면역상태를 높여 항암 면역치료에 도움을 줄 수 있는 항암 전구체 약물을 개발했다고 밝혔다. KIST 테라그노시스연구센터는 `20년, 독소루비신 항암제의 내성을 억제하고 정상 세포와는 반응하지 않게 하여 암세포만 죽일 수 있는 항암치료제를 개발한 바 있다. 독소루비신이 암세포를 죽이는 항암능력에 대한 지난 연구와는 달리 연구팀은 독소루비신이 환자의 면역능력을 향상시킬 수 있다는 점에 집중하여 연구한 결과 항암 면역 치료용으로 활용할 수 있는 약물을 개발하였다. 개발한 약물은 독소루비신을 비활성화 시키는 펩타이드와 결합되어 약효나 독성을 나타내지 않는 상태로 있다가, 암세포에 다량 존재하는 효소에 의해 활성화되어 항암효능을 나타내게 된다. 따라서 정상 세포에서는 활성화되지 않아 독성 및 염증반응은 일어나지 않고 암세포에서는 활성화되어 독소루비신의 성분으로 인해 암세포를 죽이고, 환자의 면역 능력을 높여주므로 향후 활발한 항암 면역반응을 유도한다. 그 결과 개발된 항암 약물은 비임상 동물모델에서 항암 면역반응성을 크게 향상시켰고 정상조직에서의 부작용인 염증반응 및 독성이 크게 감소하였다. 향후 항암치료 효과를 높이기 위해 해당 약물을 부작용 걱정 없이 더 높은 농도로 처리할 수 있을 것으로 보인다. 또한, 기존 임상에서 사용되고 있는 약물을 활용하여 개발한 약물이므로 임상시험이 비교적 단순하여 상용화 절차가 간단하며, 4개의 아미노산과 독소루비신이 결합한 간단한 화학구조로 인해 제조공정이 단순하여 대량 생산이 용이하다. 따라서 약물의 임상 및 사업화를 고려한 약물의 제조 면에서 큰 이점을 가지고 있다. KIST 류주희 박사는 “면역 치료제의 놀라운 치료 효과를 대다수 환자가 누리기 위해서는 적절한 환자들의 면역수준이 올라와야 하는데, 정상조직에서의 독성 및 염증반응을 줄이면서 약물의 항암 면역반응을 유지할 수 있는 항암 전구체 약물이 큰 기여를 할 수 있을 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원으로 KIST 주요사업 및 한국연구재단 중견연구자지원사업으로 수행되었으며, 연구결과는 재료 및 바이오소재 분야의 국제학술지 ‘Biomaterials’ (IF:10.317, JCR 분야 상위 2.6%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Cancer-antivated doxorubicin prodrug nanoparticles induce preferential immune response with minimal doxorubicin-related toxicity - (제 1저자) 한국과학기술연구원 양수아 학생연구원 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 심만규 위촉연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 김광명 책임연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 류주희 선임연구원 <그림설명> [그림 1] 암세포 특이적 항암 전구체 약물의 면역반응 유도 모식도 항암 전구체 약물은 EPR(Enhanced Permeability and Retention) 효과에 의해 종양 조직에 축적되며 암세포에서 과발현되는 카텝신B 효소에 의해 특이적으로 활성화되어 독소루비신을 방출한다. 종양 조직 내에서 종양 특이적으로 면역원성 세포사멸을 일으키며 면역세포에 대한 독성을 최소화하여 종양 조직 내 T 세포 등의 효과적인 성숙 및 활성화를 이룬다. 이와 동시에 정상 기관의 전신 독성 및 염증 반응을 현저히 감소시킨다.

- 환자의 면역 능력을 높이는 데 도움을 주는 항암 약물 개발 - 암세포에서 활성화되어 부작용이 없는 무독성 면역 치료제 개발 기대 암세포를 직접 공격하여 죽이는 기존의 암 치료법과는 달리, 몸속의 면역력을 강화해 암세포를 죽이는 항암 면역치료는 최근 들어 주목받고 있는 새로운 방식의 암 치료법이다. 하지만 기본 면역능력이 좋은 20% 정도의 환자에게서만 효과를 기대할 수 있어 대다수의 환자에게 적용할 수는 없는 현실이다. 병원에서 암세포 치료 약물로 사용되고 있는 '독소루비신’은 최근 항암 효과 외에도 암세포가 죽으면서 방출되는 다양한 성분들로 인해 환자의 면역력이 높아질 수 있음이 알려졌다. 하지만, 독소루비신은 암세포 외에 정상 세포에도 독성과 염증반응을 일으킬 수 있고 특히, 면역세포에도 독성을 보여 환자의 면역수준을 오히려 떨어트릴 수 있는 문제가 있어 아직 항암 면역 치료용으로 사용하는데 많은 한계를 가지고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 테라그노시스연구센터 류주희 박사 연구팀이 면역세포를 포함한 정상 세포에 미치는 독성은 최소화하면서 암세포에만 반응하여 암세포를 죽이고, 환자의 면역상태를 높여 항암 면역치료에 도움을 줄 수 있는 항암 전구체 약물을 개발했다고 밝혔다. KIST 테라그노시스연구센터는 `20년, 독소루비신 항암제의 내성을 억제하고 정상 세포와는 반응하지 않게 하여 암세포만 죽일 수 있는 항암치료제를 개발한 바 있다. 독소루비신이 암세포를 죽이는 항암능력에 대한 지난 연구와는 달리 연구팀은 독소루비신이 환자의 면역능력을 향상시킬 수 있다는 점에 집중하여 연구한 결과 항암 면역 치료용으로 활용할 수 있는 약물을 개발하였다. 개발한 약물은 독소루비신을 비활성화 시키는 펩타이드와 결합되어 약효나 독성을 나타내지 않는 상태로 있다가, 암세포에 다량 존재하는 효소에 의해 활성화되어 항암효능을 나타내게 된다. 따라서 정상 세포에서는 활성화되지 않아 독성 및 염증반응은 일어나지 않고 암세포에서는 활성화되어 독소루비신의 성분으로 인해 암세포를 죽이고, 환자의 면역 능력을 높여주므로 향후 활발한 항암 면역반응을 유도한다. 그 결과 개발된 항암 약물은 비임상 동물모델에서 항암 면역반응성을 크게 향상시켰고 정상조직에서의 부작용인 염증반응 및 독성이 크게 감소하였다. 향후 항암치료 효과를 높이기 위해 해당 약물을 부작용 걱정 없이 더 높은 농도로 처리할 수 있을 것으로 보인다. 또한, 기존 임상에서 사용되고 있는 약물을 활용하여 개발한 약물이므로 임상시험이 비교적 단순하여 상용화 절차가 간단하며, 4개의 아미노산과 독소루비신이 결합한 간단한 화학구조로 인해 제조공정이 단순하여 대량 생산이 용이하다. 따라서 약물의 임상 및 사업화를 고려한 약물의 제조 면에서 큰 이점을 가지고 있다. KIST 류주희 박사는 “면역 치료제의 놀라운 치료 효과를 대다수 환자가 누리기 위해서는 적절한 환자들의 면역수준이 올라와야 하는데, 정상조직에서의 독성 및 염증반응을 줄이면서 약물의 항암 면역반응을 유지할 수 있는 항암 전구체 약물이 큰 기여를 할 수 있을 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원으로 KIST 주요사업 및 한국연구재단 중견연구자지원사업으로 수행되었으며, 연구결과는 재료 및 바이오소재 분야의 국제학술지 ‘Biomaterials’ (IF:10.317, JCR 분야 상위 2.6%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Cancer-antivated doxorubicin prodrug nanoparticles induce preferential immune response with minimal doxorubicin-related toxicity - (제 1저자) 한국과학기술연구원 양수아 학생연구원 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 심만규 위촉연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 김광명 책임연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 류주희 선임연구원 <그림설명> [그림 1] 암세포 특이적 항암 전구체 약물의 면역반응 유도 모식도 항암 전구체 약물은 EPR(Enhanced Permeability and Retention) 효과에 의해 종양 조직에 축적되며 암세포에서 과발현되는 카텝신B 효소에 의해 특이적으로 활성화되어 독소루비신을 방출한다. 종양 조직 내에서 종양 특이적으로 면역원성 세포사멸을 일으키며 면역세포에 대한 독성을 최소화하여 종양 조직 내 T 세포 등의 효과적인 성숙 및 활성화를 이룬다. 이와 동시에 정상 기관의 전신 독성 및 염증 반응을 현저히 감소시킨다.