바이오헬스 분야에서 마이크로(Micro) 단위를 넘어 나노(Nano) 단위의 기술을 활용하는 시대가 본격화되고 있다. 2030년 미국 ‘나노메디신(Nanomedicine, 나노의학)’ 시장 규모만 1000조원을 넘어설 것이라는 예측도 나왔다. 나노메디신 기술 및 시장 선점을 위한 지원이 필요하다는 목소리가 커지고 있다.

황인상 기자 his@

나노메디신은 입자 한 차원의 크기가 1~100nm 내외인 나노입자(Nanoparticles)를 기반으로 질병의 진단 및 치료, 예방을 위해 나노기술이 적용된 모든 분야를 말한다. 크기가 무려 머리카락의 10만분의 1 수준이다. 나노메디신은 기존 케미칼의약품 대비 효율성이 높아 적은 양으로도 더 강력한 치료 효과를 낼 수 있다. 여기에 질병 세포를 정확히 타깃할 수 있어 부작용도 적은 편이다.

새로운 지방간염 나노치료제 개발에 성공
박주호 건국대학교 글로컬캠퍼스 의료생명대학 바이오의약학과 교수의 행보가 화제다. 최근 주목을 받고 있는 박주호 교수는 지난 2021년 개설된 나노바이오의약학 실험실에서 단순한 학문적 연구가 아닌, 환자 치료에 직접 응용할 수 있는 바이오 신소재의 개발과 기존 약물을 활용해 약물전달시스템의 고도화에 총력을 기울여 왔다. 특히 박주호 교수 연구팀은 자가조립 기술에 기반한 최신 나노 기술을 활용해 다양한 질병을 치료할 수 있는 실용적인 의약품을 개발하기 위한 연구를 수행 중이다. 이미 지난 4월에는 컴퓨터시뮬레이션 등을 통해 효능 강화를 예측 및 평가한 후 우르소디옥시콜릭산(UDCA)의 분자구조를 변형시켜 새로운 지방간염 나노치료제로 개발하는데 성공하는 쾌거를 거두었다. 박 교수팀의 연구에서는 UDCA 분자구조에 홍합에서 추출한 접착 단백질의 주요 성분 중 하나인 도파(카테콜 분자)를 도입해, 산/염기(pH) 조건에 따라 변화하는 경구용 나노 치료제로 변환했다. 이러한 우르소디옥시콜릭산 변형 나노입자는 산성인 위에서는 거대 결정체로 존재하다가 중성과 약알칼리성 환경에서 나노입자로 변형돼 기존 UDCA 단일분자보다 강화된 치료 효과를 보였다.

▲ 박주호 교수

박주호 교수는 “연구팀은 고지방식이(High fat diet) 동물 실험 등을 통해 해당 경구용 나노치료제의 뛰어난 치료 효능 및 낮은 독성을 입증했고 간보호 효과를 나타낼 뿐 아니라 지방간 등 간질환을 치료할 수 있는 혁신 신약 후보물질로 재탄생시켰다”면서 “이미 안전성 및 유효성이 입증된 우르소디옥시콜릭산을 기반으로 한 새로운 나노치료제 개발 전략은 신약개발 기간, 비용을 단축하고 국내 혁신신약 개발 성공 확률을 높이는데 크게 기여할 것으로 기대된다”고 밝혔다. 한편 이번 연구 결과는 생체물질 분야 세계 2위 학술지인 Biomaterials (JCR 상위 3%, IF: 14)에 게재가 완료되었으며, 2024년 4월 초 온라인으로 최종 공개되었다. 또한, 연구자들은 이번 연구를 통해 4월 1일 생물학전문연구정보센터(BRIC) “한국을 빛낸 사람들(한빛사)”에 최종 선정되었다.

자신의 지식과 경험을 학생들에게 나누기 위해 총력 기울여
서울대학교 약학대학을 졸업 후 한국과학기술연구원을 거쳐 건국대학교 나노바이오의약학 실험실에서 신약 개발을 위한 연구를 수행 중인 박주호 교수. 그는 박사과정 지도교수였던 변영로 교수님과 현 식품의약품안전처장인 오유경 교수님을 비롯해 우수한 선배 연구자들의 지식과 경험을 아낌없이 받았다고 말한다. 이는 암세포를 선택적으로 사멸시킬 원천 기술을 개발하고, 지방간염을 치료하는 나노 치료제를 개발하는 데에도 단단한 밑천이 되었다는 것. 그렇기에 박 교수는 자신이 지금까지 받았던 것을 학생들에게 고스란히 나누고자 노력하고 있다. 현재 나노바이오의약학 실험실에서 9-12명의 인턴과 학부생이 연구 초기 단계부터 참여하며 연구를 수행하고 있는 것 역시 그 일환이다.

현재 박주호 교수가 지도교수로 이끌고 있는 나노바이오의약학 실험실은 그간 ▲항암전구체 기반 나노입자 개발 ▲펩타이드 기반 항암제 개발 ▲Bioconjugate 기반 항암 물질 설계 및 평가 ▲약물전달시스템을 이용한 거대분자의 전달 ▲분자모델링을 통한 고지혈증/당뇨/NASH 등의 질환에 적용 가능한 신규 치료제 개발에 힘써왔다. 실험실에서 연구를 수행하고 있는 학생들은 지난해 국제 SCI(E)급 논문 2편을 게재, 생체재료학회지(Biomaterials Research)에 논문 게재, 한국연구재단의 ‘2023 학문후속세대지원사업’ 중 ‘박사과정생 연구장려금’ 사업 선정 등 각각 좋은 성과를 거두고 있는 중이다.

이들을 이끌고 있는 박주호 교수 역시 조교수로 2023년 건국대학교 학술상을 수상하고, 생체재료학회 미래과학자상을 수상하는 등 활발한 연구 활동을 이어가고 있는 중이다. 이어 “대학에서 신약 개발을 하고 있는 교수, 연구자 대부분이 시간, 자본, 기술 및 인력의 부족으로 많은 어려움을 겪고 있을 것이다. 그러나 어려운 환경 속에서도 MASH와 같은 미충족 수요가 높은 질환의 치료제 개발 연구를 통해, 환자들에게 도움을 줄 수 있는 일을 하고 있다는 것에 자부심을 느끼고 있다”면서 “무엇보다 저처럼 학생들도 본인이 원하는 연구를 행복하게 했으면 하는 게 가장 큰 소망이다. 자신의 길을 잘 찾아갈 수 있기를 바라고, 길을 찾는 데 도움이 되는 사람으로 자리를 지키고 싶다”고 포부를 밝혔다. 앞으로 세상에 자신의 연구를 더욱 활발히 알리는 한편, 건국대학교 전반의 연구 수준을 끌어올리는 선구자의 역할을 하기 위해서도 최선을 다하고 있는 박주호 교수의 향후 행보에 귀추가 주목된다. NM