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RIS 사업을 통해 바이오 신약 연구가 열어가는 새로운 가능성에 도전하다

(임한솔 건국대 글로컬캠퍼스 바이오의약학과) 

충북바이오헬스 제약바이오사업단의 지역혁신플랫폼(RIS) 사업 지원을 받아, 저는 대학원생으로서 석사 과정 첫 학기부터 석사 과정 세 번째 학기에 걸쳐 끊임없는 연구 끝에  대한민국에서 드물게 석사 과정 중에 Nature 자매지에 논문을 게재하는 성과를 이루었습니다. 이는 개인적인 성취는 물론, 지역사회 발전에도 크게 기여한 주목할 만한 업적이라고 생각합니다. 저는 대학원에 진학하면서 시작한 연구 여정과 이를 통해 얻은 혁신적인 결과, 그리고 향후 선도적인 전문가로서 나아갈 발전 계획을 공유하고자 합니다. 

◾도전과 성장의 첫걸음 (마음을 열고 배우다) 

석사 과정 1학기에 실험실에서 근무하던 학부생과 협력하여, 2023 충북혁신플랫폼 ‘혁신과 공유’ 성과 발표회에서 열린 ‘프로젝트랩 캡스톤 디자인 경진대회’에 참가했습니 다. 저희 팀은 생체친화적 자가조립 항암 나노입자 연구를 진행하여 경진대회에서 우 수상을 수상하는 쾌거를 이루었습니다. 수상 후 지속된 연구 노력의 결과, 이 연구는 JCI 및 JCR 분야에서 세계 1위를 자랑하는 ‘Carbohydrate Polymers (Impact Factor 10.7, 유기화학 분야 상위 0.9%)’저널에 게재되었고, 석사과정 1학기 학생으로서 이룬 이러한 성과는 저에게 매우 의미 깊은 경험이었습니다. 또한, 치열하게 노력한 만큼, 좋은 성과를 거두면서 바이오소재 개발 분야에 대한 연구에 깊은 흥미와 열정을 갖게 되었습니다. 이 경험은 저에게 더욱 집중적으로 학문을 탐구할 동기를 부여했고, 바이 오소재의 혁신적 개발 가능성을 탐색하는 데 큰 영감을 제공했습니다. 

◾끊임없는 몰입 (지속적인 연구로의 여정) 

석사 과정 1학기의 캡스톤 디자인 경진대회 수상과 유기화학 분야 상위 0.9% 저널에 논문 게재라는 초기 성과를 바탕으로, 저는 석사 과정 2학기에 더욱 다양하고 심도 있는 바 이오의약 분야의 나노물질 연구에 집중하였습니다. 이 과정에서 충북바이오헬스의 RIS 사업을 통해 ㈜셀트리온제약, ㈜KB 바이오메드와 같은 충북 우수 기업들과 공동 연구 2024-3 를 진행하게 되었는데, 이는 저희 연구실에 새로운 실험 기법과 자원을 도입할 수 있 는 기회를 제공하였습니다. 이러한 기업과의 협업은 저희 연구 팀의 기술적 역량을 크 게 향상시켰으며, 다른 대학의 연구원들과의 협업을 통해 저희는 담즙산 올리고머를 활용한 경구용 키메릭 GLP-1 복합체를 공동 개발할 수 있었습니다. 이 프로젝트는 이 론과 실제의 접목을 가능하게 하여, 다학제간 연구의 중요성을 실증하는 동시에 실험 적 접근 방식에서의 혁신을 이끌었습니다. 더욱이, 이 공동 연구는 2024년 4차년도 프 로젝트랩 성과발표회에서 열린 ‘캡스톤 디자인 경진대회’에서 최우수상을 수상하며 큰 성공을 거두었습니다. 이러한 연속된 성공은 저희 연구 팀이 RIS 사업을 발판으로 삼아 획득한 연구 역량과 혁신적 접근 방식이 매우 효과적임을 증명하였습니다. 이 경 험은 저를 비롯한 연구팀 전체에게 연구의 폭을 넓히고, 산학 협력의 가치를 깊이 이 해하는 계기가 되었습니다.

◾협력과 혁신 (공동연구의 성과 창출의 시작) 

충북 지역혁신 플랫폼 경진대회 수상을 계기로, 저는 이전보다 더 다양한 기업과 대학과의 공동연구를 적극적으로 추진 및 참여하게 되었습니다. 이를 통해 종양 치료 분야의 연 구부터 항응고제 분야 및 항비만 약물 개발의 연구에 이르기까지 폭넓은 연구를 진행 할 수 있었습니다. 특히, RIS 사업의 지원을 받아 스탠포드 대학교 박사 연구원과 함께 석사 과정 2학기부터 나노입자를 이용한 혁신적인 항암 치료 기술에 대한 공동연구를 진행했습니다. 

저희 연구팀은 암세포에서 활성산소와 3가 철이온 매개 암세포 사멸을 유도하는 이중 공격 방식의 항암제 개발을 목표로 지속적인 연구를 진행했습니다. 이 는 첫 번째 나노입자가 암세포를 공격한 후, 두 번째 나노입자가 첫 번째 나노입자와 결합하여 추가적인 공격을 수행하는 방식입니다. 이 연구는 종양 마우스 모델에서 놀 라운 항암효과를 입증하였고, 기존의 종양 치료법을 뛰어넘는 혁신적인 접근법으로 주 목받았습니다. 이러한 연구 결과는 나노 기술 분야에서 세계 최고의 학술지 주 하나인 ‘Nano Today (Impact Factor 13.2, JCR 분야 상위 7.6%)’에 ‘Tumor targeting in situ aggregation of nanoparticle-to-nanoparticle strategy to simultaneously induce ferroptosis and immunogenic cell death using complementary heparin and protamine molecules’라는 제목으로 제 1 저자로 논문을 게재하는 성과를 이끌어 냈습니다. 이 논문의 게재는 저의 연구에 대한 확신을 심어주었을 뿐만 아니라, 다양한 의견과 전공 을 가진 사람들과의 협력이 얼마나 중요한지를 깨닫게 해주었습니다. 또한, 이 성과를 통해 저는 BRIC 주관의 ‘한국을 빛내는 사람들 (한빛사)’명단에 이름을 올릴 수 있었으며, BRIC 한빛사와의 인터뷰 기회도 얻게 되었습니다. 이는 저에게 있 어 극히 영예로운 순간이었으며, 보통 박사 과정생조차 등재가 어려운 한국을 빛낸 사 람들(한빛사)에 석사 과정 중 제 이름이 등재된 것은 제 인생에서 잊을 수 없는 뜻깊 은 경험으로 남았습니다. 

저의 지도 교수님께서도 국제적으로 인정받는 영향력 지수 (IF) 10 이상의 저널에 주저자로 논문을 게재한 것과 한국을 빛내는 인물로 인정받은 것은 제가 그동안 쏟아온 노력과 열정이 결실을 맺은 값진 증거라고 높이 평가해 주 셨습니다. 이번 성과는 저에게 더 큰 연구의 꿈을 꾸게 하는 중요한 계기가 되었습니 다. 이러한 성과를 가능하게 해준 것은 저와 연구를 진행한 박사님과 동료들뿐만 아니 라, 충북바이오헬스 제약바이오사업단의 지원이 컸다고 생각합니다. 앞으로도 이 성과 를 발판삼아 더 큰 연구 성취를 이루기 위해 끊임없이 노력하겠다는 다짐을 확고히 해주는 교훈이 되었습니다.

◾연구의 성취를 통한 새로운 도전 (더 큰 꿈을 향해 전진) 

종양 세포 사멸을 위한 새로운 이중 약물 표적 치료법을 제시 및 개발한 후, 저는 기존 약 물의 주요 단점을 극복하는 새로운 연구를 진행해보고 싶었습니다. 이전 연구에서 사 용한 헤파린은 FDA 승인을 받은 안전한 물질이지만, 헤파린 약물의 반감기가 2시간 정도로 매우 짧다는 한계가 있었습니다. 이 문제를 해결하기 위해, 현재 개발된 저분 자량 헤파린인 Enoxaparin, Nadroparin 등은 4-6시간 정도로 개선된 반감기를 가지고 있습니다. 그러나 항응고제는 주로 혈전을 예방하기 위해 사용되며, 반감기가 짧을 경 우 환자의 불편함이 증가할 수 있습니다. 하지만 현재까지 장기간 작용하는 항응고제 는 개발되지 않은 상태입니다. 이에 대한 해결책으로 저는 석사 과정 3학기에 저분자량 헤파린 중 하나인 Enoxaparin에 소수성 지방 사슬을 구조적으로 결합시키는 연구에 몰두했습니다. 

장기간의 연구 끝에, 약 50℃의 고온에서 약물의 말단 부분이 알데하이드기로 환원되는 유기화학적 방 법을 통해 합성에 성공하였습니다. 이렇게 개발된 나노 항응고제는 수용성 용액에서 자가조립되어 초기에 반감기를 상승시킬 수 있었습니다. 또한, 자가조립된 나노입자 중 일부는 소수성 물질을 결합하는 능력이 있는 혈장단백질인 알부민과 결합할 수 있 습니다. 알부민과의 결합은 알부민 셔틀링 효과를 통해 반감기를 추가적으로 향상시키 는데, 이는 약물이 체내에서 더 오래 지속될 수 있게 도와줍니다. 결과적으로, 기존 Enoxaparin의 반감기보다 대략 32.5배 향상된 반감기를 확인할 수 있었습니다. 연구를 진행하면서 실험 결과가 긍정적으로 나타나며 큰 기쁨을 느꼈고, 이는 저에게 큰 동기 부여가 되었습니다. 특히, 제 물질이 미래에 실제 의료 현장에서 환자들의 일상생활에 적용되어 그들의 편의성을 혁신적으로 향상시킬 수 있을 것이라는 전망에 대해 큰 자 부심과 뿌듯함을 느꼈습니다. 이러한 가능성을 상상하는 것만으로도, 앞으로 이루어 낼 수 있는 변화에 대한 기대감이 한층 더 높아졌습니다.

저의 오랜 연구 끝에 드디어 뛰어난 성과를 또 한번 이루었습니다. 세계적으로 인정받는 학술 저널 중 하나인 ‘Nature’의 자매지 ‘Nature Communications (Impact Factor 14.7, Multidisciplinary sciences 분야 상위 5.6%)’에 ‘Nano-anticoagulant based on carrier-free low molecular weight heparin and octadecylamine with an albumin shuttling effect’라는 제목의 논문을 주저자로 게재할 기회를 얻었습니다. 이 학술지 는 다양한 과학적 현상과 분야를 광범위하게 다루며, 학계뿐만 아니라 일반 대중에게 도 큰 영향을 미치기 때문에, 이 학술지에 논문이 실리는 것은 저에게 매우 큰 영광이 었습니다. ‘Nano Today’ 저널에 처음으로 주저자로서 논문을 게재했을 때의 감격도 컸지만, ‘Nature Communications’에 제 연구가 실리게 된 순간은 그 어떤 것과도 비 교할 수 없는 벅찬 감동을 주었습니다. 이는 저의 지난 노력과 헌신이 전 세계적으로 인정받고 있음을 몸소 느끼게 해주었습니다. 이런 중요한 이정표는 제 학문적 여정에 있어서 매우 특별하며, 앞으로의 연구 활동에 더욱 큰 동기부여가 될 것입니다. 이 성 취는 저뿐만 아니라 저와 함께 연구에 참여한 모든 이들에게도 큰 자부심을 안겨주었 습니다.

 ‘Nature Communication’에 제 논문이 게재된 후, 건국대학교 글로컬캠퍼스의 동료 교수 님들과 직원들로부터 많은 격려와 축하의 메시지를 받았습니다. 이는 저에게 큰 영광 이었으며, 특히 저희 대학에서 대학생과 석사 과정 대학원생 중 최초로 이 유명한 저 널에 논문을 게재한 사례라는 점에서 그 의미가 더욱 특별했습니다. 이번 성과로 인해 BRIC의 ‘한국을 빛내는 사람들 (한빛사)’에 다시 한번 선정되는 영예를 누릴 수 있 어 영광이었습니다. 이 모든 성취는 수많은 연구원과 교수님들의 끊임없는 열정과 노 력 덕분이었지만, 그와 더불어 ‘충북지역혁신 플랫폼 캡스톤 디자인 경진대회’와 ‘충북바이오헬스 핵심기술개발 및 지원사업을 통한 공동연구’에서 얻은 실무 경험 과 지식이 크게 기여 하였다고 생각합니다. 이러한 기회들은 저에게 실질적인 연구 개 발 활동을 경험할 수 있는 환경을 제공하였고, 자자체-대학 협력기반 지역혁신 사업인 RIS 프로젝트의 지원 덕분에 보다 넓은 시야와 깊은 이해를 갖출 수 있었습니다. 이 모든 과정에서 얻은 경험들은 저의 연구 방향에 귀중한 영향을 미쳤으며, 세계적인 저널 에 논문을 게재하는 등의 눈부신 성과를 달성 할 수 있는 발판이 되었습니다. 이러한 성공의 순간들은 저에게 깊은 감동을 주었으며, 연구에 대한 열정을 더욱 불태우는 동 력이 되었습니다. 이는 제 학문적 여정에서 또 다른 큰 도약을 위한 힘이 되어, 앞으 로도 지속적으로 과학의 발전에 기여할 수 있는 원동력을 제공할 것입니다

제 석사 과정 초기부터 현재까지, 매 학기 최선을 다한 노력이 결실을 맺으며 크게 보람을 느꼈습니다. 첫 학기부터 세 번째 학기까지 지속된 헌신은 학문적 성취로 이어졌고, 이는 제 개인적인 발전뿐만 아니라 학문적 기여에도 긍정적인 영향을 미쳤습니다. 이 제 마지막 학기를 맞이하여, 저는 처음 시작했을 때와 마찬가지로 변함없는 열정을 유 지하며 의약학 분야에서의 연구를 계속해 나갈 계획입니다. 지난 1년 반 동안 충북바 이오헬스산업 혁신센터의 지원으로 다양한 RIS 프로젝트에 참여할 기회를 얻었습니다. 이는 제게 경진대회 참가와 제약기업, 대학 간의 협력 연구와 같은 다양한 실무 경험 들을 제공했습니다.

이 경험들은 저의 연구 방향을 넓히는 데 중요한 역할을 했으며, 학문적 시야를 키우는 데 큰 도움이 되었습니다. 이 과정에서 함께 노력한 연구팀 동료들과 지도교수님께 깊은 감사를 표하고 싶습니다. 그들의 지원과 조언이 없었다면 이러한 성과를 이룰 수 없었 을 것입니다. 또한, 저의 연구와 학문적 발전을 지지해 주시고, 성과에 대해 축하해 주 신 건국대학교 글로컬캠퍼스의 모든 직원분들과 저의 연구 결과를 널리 알리는 데 기 여해 주신 많은 기자분들께도 감사의 말씀을 드립니다. 이들의 격려와 지지는 제가 연 구를 계속해 나가는 데 큰 힘이 되고 있습니다. 충북바이오헬스 제약바이오사업단의 지원사업에 참여하게 될 후배 연구자들에게도 조언을 전하고 싶습니다. 

RIS 프로젝트에 적극적으로 참여함으로써 자신만의 연구 분야에서 깊이 있는 학문적 통찰과 다양한 시각을 개발하길 바랍니다. 이 프로젝트들은 후배들 이 그들의 분야에서 더 크고 아름다운 성과를 달성할 수 있는 좋은 발판이 될 것입니 다. 또한, 자치단체와 대학이 협력하는 지역혁신 사업이 계속 발전하여, 미래의 연구자 들이 각자의 분야에서 전문가로 성장하고, 그들의 열정과 노력이 결실을 맺을 수 있도 록 다양하고 적극적인 지원이 이루어지길 희망합니다. 이러한 지원은 연구자들이 자신 의 역량을 최대한 발휘하여 학문과 사회에 기여할 수 있는 기회를 제공할 것입니다. 교육과 연구의 지속적인 발전이 그들이 내딛을 앞날에 꽃길을 만들어 주리라 희망합니다.