- 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.

- 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.

KIST 인공지능연구단, 감성교감형 인공휴먼 연구 프로젝트 진행 임화섭 단장 “개인 환경정보 바탕으로 한 교감 구현” 인공지능 기술이 발전함에 따라 미래 모습도 변화하고 있다. 영화 그녀(Her)의 ‘사만다’, 블레이드 러너 2049의 ‘조이’와 같이 단순히 똑똑한 수준을 넘어 인류와 자연스럽게 교감을 하는 존재로 거듭나고 있다. 챗봇과 정보형 대화만 주고받는 것에서 더 나아가 이제는 함께 삶을 살아갈 수 있을 것으로 기대되는 인공지능. KIST 인공지능연구단 임화섭 단장을 만나 새로운 삶의 파트너 ‘감성교감형 인공휴먼’에 대해 살펴봤다. 사용자 정보에 기반한 나만의 ‘AI Hologram Mate’ “현재의 인공지능 인공형 아바타는 외형도 실사와 같고, 대화도 충분히 가능합니다. 하지만 딱딱한 대화가 아니라 감성적으로 교류하기 위해선 경험과 기억에 대한 교감이 필요합니다. 이것이 저희가 만들고자 하는 감성교감형 인공휴먼의 핵심입니다.” 임화섭 단장은 인공휴먼의 가장 중요한 요소로 교감을 꼽았다. 같은 기억과 정보를 공유함으로써 마치 일상에서 지인과 대화하듯 자연스러운 상호작용이 일어나게 된다. 이 경우 사용자가 친근감을 가질 수 있다. 이를 위해서 가장 중요한 것은 ‘환경지능’이다. 사용자의 생활패턴이나 취향, 화법, 공간환경 등에 대한 정보를 기반으로 인공휴먼이 만들어진다. 마치 사용자를 이전부터 잘 알아 온 존재를 구현하는 것이다. 임화섭 단장은 “현재 3D 아바타를 실사에 가깝게 만드는 기술과 일반적인 대화 기술은 상용화에 가깝게 다가간 상황이다”라며 “인공휴먼을 더 고도화하려면 사용자의 정보를 기반으로 상호작용할 수 있는 기술이 필요하다”라고 설명했다. 이제 막 첫걸음을 내딛은 감성교감형 인공휴먼의 갈 길은 조금 멀지만, 가고자 하는 길과 과정은 명확하다. 우선 인공휴먼과의 교감을 위한 공간기술이 필요하다. 현실세계에 인공휴먼을 구현하기 위해 현재 가장 가능성이 높은 기술은 AR 글래스를 활용한 입체영상, 즉 홀로그램이다. AR 글래스를 착용하고 현실공간에 구현된 인공휴먼과 상호작용한다. 반대로 가상의 공간에서도 교류가 가능하다. 이 경우엔 사용자가 3D 아바타를 만들어 가상공간에 접속한 뒤 상호작용한다. 이때 3D 아바타 동작기술, 위치파악기술, 감각구현기술 등이 뒷받침된다면 더욱 생동감 있는 교류가 가능하다. 공간의 복잡도도 해결해야 한다. 사용자에 따라 거주 환경이 다르고, 같은 형태의 집에 산다고 하더라도 가구의 종류와 배치가 모두 다르다. 또한 2인 이상 거주할 경우 사용자의 행동을 정확히 구분할 수 있어야 한다. 사용자의 의도를 파악하는 것 역시 중요하다. 마치 영화 아이언맨의 인공지능 비서 ‘자비스’처럼 ‘척하면 척’ 원하는 반응이 구현되어야 한다. 연구단에서 구현하고자 하는 기술로는 ‘응시 의도 인식 기술’이 있다. 사용자의 시선에서 정보를 얻는 것이다. 이동하고자 하는 방향, 먹고 싶은 음식, 관심이 있는 부분 등의 시선에 담기는 사용자의 의도를 파악함으로써 자연스럽게 반응하는 것이다. 이러한 모든 문제를 해결하기 위해 사용자의 데이터 수집은 필수가 된다. 동시에 가장 우려되는 부분이기도 하다. 임화섭 단장은 “환경지능을 구현하기 위해선 가급적 많은 사용자의 정보가 필요하다. 이를 확보하기 위해선 실내 카메라나 장착 디바이스 등을 설치해야 한다”라며 “이 경우 개인정보가 공유된다는 점에서 거부감을 갖는 사용자가 있을 수 있기에 면밀한 정보관리 방안도 함께 제시해야 한다”라고 말했다. 인공휴먼과 교류, 새로운 시대의 트렌드로 인공휴먼은 단순 기술의 발전이 아니라 시대의 흐름이 반영된 결과다. 임화섭 단장은 “고령화 인구가 증가함에 따라 이를 보조해줄 로봇과 소프트웨어에 대한 필요성 역시 증가하고 있다”라며 “이를 단순 도구가 아니라 사용자와 교감할 수 있는 형태로 구현하면 정서적으로도 긍정적인 효과를 가져올 수 있다”라고 설명했다. 또한 지속적으로 데이터를 수집하며 식사 시간과 섭취량, 수면 패턴, 보행거리 등 다양한 데이터를 기반으로 개인맞춤형 피드백이 가능하다. 특히 상대적으로 신체능력이 떨어지는 고령화 인구나 어린이, 장애인 등에게 보다 나은 삶의 질을 제공할 수 있을 것으로 기대된다. 특히 IoT 및 로봇과의 융합을 통해 환경에 따른 다양한 구성도 가능할 것으로 보인다. 인공휴먼의 주요기술 중 신체형상인식 기술을 설명하고 있는 임화섭 단장. 모델링 기술의 발전으로 빠르고 간편하게 실사에 가까운 아바타 구현이 가능하고, 다양한 동작도 따라할 수 있다. 이외에도 다양한 우리의 생활에 녹아들 수 있을 것으로 전망된다. 우선 과거의 인물을 구현하는 것도 가능하다. 임화섭 단장은 “현재의 인물이 아닌 자료 속 인물을 구현하려면 보다 많은 작업이 필요했지만, 이제는 사진과 동영상에서 간편하게 모델링이 가능하다”라며 “이를 이용해 과거 시대 해설, 문화 유적 해설, 멘토링 및 견학 프로그램 등 다양한 콘텐츠가 가능할 것”이라고 말했다. 그는 이어 “엔터테인먼트 분야에 있어서도 기존 3D 모델 캐릭터는 그래픽 디자이너의 많은 작업이 필요하거나, 억 단위의 장비를 사용해야 했지만 현재는 간편하고 빠르게 만들 수 있는 장비와 기술들이 등장하고 있다”라며 “이를 통해 멀티미디어의 다양한 인공휴먼 캐릭터 서비스를 제공할 수 있을 것”이라고 말했다. 물론 쉬운 길은 아니다. 이와 같은 인공휴먼 서비스가 이뤄지기 위해선 다양한 상황에 따른 복합적인 분석과 판단, 행동이 필요하다. 하지만 인공휴먼은 인간과 달리 행동이 늘어날수록 많은 전력과 연산이 필요하게 된다. 즉 인간과 같이 구현하기 위해선 그만큼 복잡한 준비와 연구가 필요하다. 임화섭 단장은 “감성교감형 인공휴먼은 이제 막 새로운 발걸음을 내딛었기에 아직 많은 연구가 필요하다”라며 “하지만 인공지능과 함께 빠르게 변화하는 시대의 흐름 속 우리에게 새로운 삶의 모습을 가져와줄 것으로 기대하며, 앞으로 활발한 연구를 이어나가겠다”라는 뜻을 밝혔다.

- 세포로 덮인 인체삽입용 소재 제조 신기술 개발 - 체내 삽입형 의료기기에 치료세포 탑재, 치료 효과 증대 및 부작용 억제 막힌 혈관을 확장하는 스텐트, 치아나 뼈를 대체하는 임플란트 등 체내에 삽입하는 의료소재는 재생의학 분야에서 수십 년간 활용되고 있다. 하지만 염증반응이 생기거나 소재 주변이 섬유조직으로 둘러싸이기도 하고 혈전을 유발시켜 혈관을 막기도 하는 등 심각한 부작용과 기능 상실로 인해 장기적인 활용이 어렵다. 최근 국내 연구진이 의료소재 표면에 세포주변물질을 쌓아 부작용을 줄이는 기술을 개발해 주목받고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 생체재료연구센터 정윤기 박사 연구팀이 차의과학대학교(총장 김동익) 한동근 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 체내 삽입형 의료소재 표면에 세포의 주변을 구성하는 물질을 쌓은 소재를 개발했다고 밝혔다. 해당 소재에는 줄기세포 등의 치료 기능을 가진 세포를 탑재할 수 있어, 세포치료제를 원하는 부위에 전달하는 데 활용할 수 있다. 연구진은 소재의 표면 및 생체물질과 강한 결합이 가능한 화합물(폴리도파민)과 단백질(피브로넥틴)을 코팅하고 그 위에 세포를 배양했다. 배양된 세포는 세포 주변환경 구성물질(세포외기질)을 만들게 되는데, 이후 세포만 제거하고 세포외기질은 남겨 의료목적으로 필요한 세포를 부착할 수 있는 공간을 만든 소재를 개발했다. 세포외기질은 세포와 친화력이 높아 체내의 어떤 환경에서도 세포의 부착과 생존을 가능하게 해 필요한 세포를 치료 부위에 전달할 수 있으며 의료소재와 신체조직간의 부작용을 최소화할 수 있었다. 연구진은 막힌 혈관을 확장하는 시술에 활용하는 의료기기인 스텐트 표면에 개발한 소재를 적용했다. 스텐트는 물리적으로 혈관을 늘이기 때문에 시술부위 주변에 상처가 생겨 염증이나 혈전으로 인해 다시 혈관이 막혀버리는 부작용의 위험성을 갖고 있다. 개발한 소재를 통해 혈관을 재생할 수 있는 혈관전구세포를 함께 실어서 시술한 결과 혈관 확장 효능이 뛰어날 뿐만 아니라 손상된 혈관 내벽이 재생되어 부작용인 신생내막 형성률을 70% 이상 경감시킬 수 있었다. KIST 정윤기 박사는 “본 기술은 인체 내에 삽입하는 다양한 소재에 적용 가능해 스텐트와 같은 의료기기뿐만 아니라 장기간 이식이 필요한 이식용 임플란트와 더불어 미래 기술로 주목하고 있는 체내삽입형 진단 및 치료 기기 분야에 범용적인 플랫폼 원천기술로 활용될 것으로 기대된다.”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원을 받아 KIST 주요사업 및 한국연구재단 바이오의료기술개발사업, 중견연구자지원사업, 범부처전주기의료기기연구개발사업으로 수행되었으며, 연구결과는 재료과학 분야의 국제학술지 ‘Advanced Functional Materials’ (IF:16.836, JCR 분야 상위 3.98%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Robustly supported extracellular matrix improves the intravascular delivery efficacy of endothelial progenitor cells - (제 1저자) 한국과학기술연구원 박충원 학생연구원(現, 홍콩과기대) - (제 1저자) 한국과학기술연구원 박광숙 Post-Doc(現, 연세의대) - (교신저자) 차의과학대학교 한동근 특훈교수 - (교신저자) 한국과학기술연구원 정윤기 책임연구원 <그림설명> [그림 1] 세포외기질이 강하게 결합된 소재 구조 모식도 금속 표면에 고정된 폴리도파민에 의해 피브로넥틴이 균일하고 견고하게 코팅되고 피브로넥틴의 콜라겐 및 당단백질 결합 부위를 통해 세포 유래 세포외기질이 강하게 결합된 표면을 제조할 수 있다. [그림 2] 세포외기질 결합 소재와 그 위에 세포가 탑재된 현미경 사진 금속 표면에 실제로 코팅된 세포외기질을 관찰하면 얇은 막으로 코팅이 되어 있으나 미세하게 관찰해 보면 3차원 네트워크 형태를 띠고 있음. 또한 세포외기질이 코팅된 스텐트에 세포를 배양하여 부착시키면 많은 세포(왼쪽, 가운데 그림의 점 모양)가 안정적(우측 그림의 붉은색 구조)으로 부착되어 있는 것을 볼 수 있다. [그림 3] 토끼 혈관에 3일간 이식 후 제거한 시편

- 세포로 덮인 인체삽입용 소재 제조 신기술 개발 - 체내 삽입형 의료기기에 치료세포 탑재, 치료 효과 증대 및 부작용 억제 막힌 혈관을 확장하는 스텐트, 치아나 뼈를 대체하는 임플란트 등 체내에 삽입하는 의료소재는 재생의학 분야에서 수십 년간 활용되고 있다. 하지만 염증반응이 생기거나 소재 주변이 섬유조직으로 둘러싸이기도 하고 혈전을 유발시켜 혈관을 막기도 하는 등 심각한 부작용과 기능 상실로 인해 장기적인 활용이 어렵다. 최근 국내 연구진이 의료소재 표면에 세포주변물질을 쌓아 부작용을 줄이는 기술을 개발해 주목받고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 생체재료연구센터 정윤기 박사 연구팀이 차의과학대학교(총장 김동익) 한동근 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 체내 삽입형 의료소재 표면에 세포의 주변을 구성하는 물질을 쌓은 소재를 개발했다고 밝혔다. 해당 소재에는 줄기세포 등의 치료 기능을 가진 세포를 탑재할 수 있어, 세포치료제를 원하는 부위에 전달하는 데 활용할 수 있다. 연구진은 소재의 표면 및 생체물질과 강한 결합이 가능한 화합물(폴리도파민)과 단백질(피브로넥틴)을 코팅하고 그 위에 세포를 배양했다. 배양된 세포는 세포 주변환경 구성물질(세포외기질)을 만들게 되는데, 이후 세포만 제거하고 세포외기질은 남겨 의료목적으로 필요한 세포를 부착할 수 있는 공간을 만든 소재를 개발했다. 세포외기질은 세포와 친화력이 높아 체내의 어떤 환경에서도 세포의 부착과 생존을 가능하게 해 필요한 세포를 치료 부위에 전달할 수 있으며 의료소재와 신체조직간의 부작용을 최소화할 수 있었다. 연구진은 막힌 혈관을 확장하는 시술에 활용하는 의료기기인 스텐트 표면에 개발한 소재를 적용했다. 스텐트는 물리적으로 혈관을 늘이기 때문에 시술부위 주변에 상처가 생겨 염증이나 혈전으로 인해 다시 혈관이 막혀버리는 부작용의 위험성을 갖고 있다. 개발한 소재를 통해 혈관을 재생할 수 있는 혈관전구세포를 함께 실어서 시술한 결과 혈관 확장 효능이 뛰어날 뿐만 아니라 손상된 혈관 내벽이 재생되어 부작용인 신생내막 형성률을 70% 이상 경감시킬 수 있었다. KIST 정윤기 박사는 “본 기술은 인체 내에 삽입하는 다양한 소재에 적용 가능해 스텐트와 같은 의료기기뿐만 아니라 장기간 이식이 필요한 이식용 임플란트와 더불어 미래 기술로 주목하고 있는 체내삽입형 진단 및 치료 기기 분야에 범용적인 플랫폼 원천기술로 활용될 것으로 기대된다.”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원을 받아 KIST 주요사업 및 한국연구재단 바이오의료기술개발사업, 중견연구자지원사업, 범부처전주기의료기기연구개발사업으로 수행되었으며, 연구결과는 재료과학 분야의 국제학술지 ‘Advanced Functional Materials’ (IF:16.836, JCR 분야 상위 3.98%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Robustly supported extracellular matrix improves the intravascular delivery efficacy of endothelial progenitor cells - (제 1저자) 한국과학기술연구원 박충원 학생연구원(現, 홍콩과기대) - (제 1저자) 한국과학기술연구원 박광숙 Post-Doc(現, 연세의대) - (교신저자) 차의과학대학교 한동근 특훈교수 - (교신저자) 한국과학기술연구원 정윤기 책임연구원 <그림설명> [그림 1] 세포외기질이 강하게 결합된 소재 구조 모식도 금속 표면에 고정된 폴리도파민에 의해 피브로넥틴이 균일하고 견고하게 코팅되고 피브로넥틴의 콜라겐 및 당단백질 결합 부위를 통해 세포 유래 세포외기질이 강하게 결합된 표면을 제조할 수 있다. [그림 2] 세포외기질 결합 소재와 그 위에 세포가 탑재된 현미경 사진 금속 표면에 실제로 코팅된 세포외기질을 관찰하면 얇은 막으로 코팅이 되어 있으나 미세하게 관찰해 보면 3차원 네트워크 형태를 띠고 있음. 또한 세포외기질이 코팅된 스텐트에 세포를 배양하여 부착시키면 많은 세포(왼쪽, 가운데 그림의 점 모양)가 안정적(우측 그림의 붉은색 구조)으로 부착되어 있는 것을 볼 수 있다. [그림 3] 토끼 혈관에 3일간 이식 후 제거한 시편

- 세포로 덮인 인체삽입용 소재 제조 신기술 개발 - 체내 삽입형 의료기기에 치료세포 탑재, 치료 효과 증대 및 부작용 억제 막힌 혈관을 확장하는 스텐트, 치아나 뼈를 대체하는 임플란트 등 체내에 삽입하는 의료소재는 재생의학 분야에서 수십 년간 활용되고 있다. 하지만 염증반응이 생기거나 소재 주변이 섬유조직으로 둘러싸이기도 하고 혈전을 유발시켜 혈관을 막기도 하는 등 심각한 부작용과 기능 상실로 인해 장기적인 활용이 어렵다. 최근 국내 연구진이 의료소재 표면에 세포주변물질을 쌓아 부작용을 줄이는 기술을 개발해 주목받고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 생체재료연구센터 정윤기 박사 연구팀이 차의과학대학교(총장 김동익) 한동근 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 체내 삽입형 의료소재 표면에 세포의 주변을 구성하는 물질을 쌓은 소재를 개발했다고 밝혔다. 해당 소재에는 줄기세포 등의 치료 기능을 가진 세포를 탑재할 수 있어, 세포치료제를 원하는 부위에 전달하는 데 활용할 수 있다. 연구진은 소재의 표면 및 생체물질과 강한 결합이 가능한 화합물(폴리도파민)과 단백질(피브로넥틴)을 코팅하고 그 위에 세포를 배양했다. 배양된 세포는 세포 주변환경 구성물질(세포외기질)을 만들게 되는데, 이후 세포만 제거하고 세포외기질은 남겨 의료목적으로 필요한 세포를 부착할 수 있는 공간을 만든 소재를 개발했다. 세포외기질은 세포와 친화력이 높아 체내의 어떤 환경에서도 세포의 부착과 생존을 가능하게 해 필요한 세포를 치료 부위에 전달할 수 있으며 의료소재와 신체조직간의 부작용을 최소화할 수 있었다. 연구진은 막힌 혈관을 확장하는 시술에 활용하는 의료기기인 스텐트 표면에 개발한 소재를 적용했다. 스텐트는 물리적으로 혈관을 늘이기 때문에 시술부위 주변에 상처가 생겨 염증이나 혈전으로 인해 다시 혈관이 막혀버리는 부작용의 위험성을 갖고 있다. 개발한 소재를 통해 혈관을 재생할 수 있는 혈관전구세포를 함께 실어서 시술한 결과 혈관 확장 효능이 뛰어날 뿐만 아니라 손상된 혈관 내벽이 재생되어 부작용인 신생내막 형성률을 70% 이상 경감시킬 수 있었다. KIST 정윤기 박사는 “본 기술은 인체 내에 삽입하는 다양한 소재에 적용 가능해 스텐트와 같은 의료기기뿐만 아니라 장기간 이식이 필요한 이식용 임플란트와 더불어 미래 기술로 주목하고 있는 체내삽입형 진단 및 치료 기기 분야에 범용적인 플랫폼 원천기술로 활용될 것으로 기대된다.”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원을 받아 KIST 주요사업 및 한국연구재단 바이오의료기술개발사업, 중견연구자지원사업, 범부처전주기의료기기연구개발사업으로 수행되었으며, 연구결과는 재료과학 분야의 국제학술지 ‘Advanced Functional Materials’ (IF:16.836, JCR 분야 상위 3.98%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Robustly supported extracellular matrix improves the intravascular delivery efficacy of endothelial progenitor cells - (제 1저자) 한국과학기술연구원 박충원 학생연구원(現, 홍콩과기대) - (제 1저자) 한국과학기술연구원 박광숙 Post-Doc(現, 연세의대) - (교신저자) 차의과학대학교 한동근 특훈교수 - (교신저자) 한국과학기술연구원 정윤기 책임연구원 <그림설명> [그림 1] 세포외기질이 강하게 결합된 소재 구조 모식도 금속 표면에 고정된 폴리도파민에 의해 피브로넥틴이 균일하고 견고하게 코팅되고 피브로넥틴의 콜라겐 및 당단백질 결합 부위를 통해 세포 유래 세포외기질이 강하게 결합된 표면을 제조할 수 있다. [그림 2] 세포외기질 결합 소재와 그 위에 세포가 탑재된 현미경 사진 금속 표면에 실제로 코팅된 세포외기질을 관찰하면 얇은 막으로 코팅이 되어 있으나 미세하게 관찰해 보면 3차원 네트워크 형태를 띠고 있음. 또한 세포외기질이 코팅된 스텐트에 세포를 배양하여 부착시키면 많은 세포(왼쪽, 가운데 그림의 점 모양)가 안정적(우측 그림의 붉은색 구조)으로 부착되어 있는 것을 볼 수 있다. [그림 3] 토끼 혈관에 3일간 이식 후 제거한 시편