1993년 ‘생화학 연구실’로 출발한 한양대 단백질 생명공학기술연구실은 지난 17년간 다양한 효소 및 단백질 관련 연구를 진행해오고 있다. 약 17년 동안 6명의 박사 및 26명의 석사를 배출하였으며 대학교수, 기업 및 출연 연구소 등의 다양한 분야에서 관련 분야 연구에 매진하고 있다.

▲ 윤 교수는 “아무도 시도하지 않은 펩타이드 기술에 도전했기에 자부심을 가지고 연구개발에 박차를 가하고 있다”면서 “현재 연구실에서는 탄저병 탐침자 개발 외에 각종 암을 타깃으로 하여 탐침자를 개발 중”이라고 덧붙였다

현재 한양대 단백질 생명공학기술연구실에서는 윤문영 교수 이하 11명의 박사 후 연구원 및 석박사 과정의 학생들이 생화학 이론을 기반으로 하여 세균, 동식물 나아가 인체의 중요한 대사경로에 주요 역할을 하는 효소 및 단백질들에 관한 기능 및 구조 연구를 진행하고 있다.

독창적인 질병 진단체 및 치료제 개발의 산실
한양대 단백질 생명공학기술연구실의 윤문영 교수는 “연구실에서 관심을 가지고 있는 분야는 인류의 건강을 위협하는 질병에 관련된 다양한 단백질들”이라면서 “질병 진단은 질병이 발병하기 전 신체적인 변화를 인지하여 발병징후를 판단하는데 그 진단 시간이 조속할수록 더욱 효과적인 진단이 이루어진다. 현재 다양한 질병 진단을 위해 관련된 유전자나 단백질을 이용하여 독창적인 질병 진단 방법을 개발 중에 있다”고 설명했다. 현재까지 알려진 대부분의 진단 방법은 항체를 이용하는 진단 방법이며 대부분의 임상 진단에 사용되고 있다. 하지만 항체는 우수한 외부 물질을 방어하는 능력을 지니는데 반해 습도, 온도 등 생화학적인 주위 환경에 민감하다. 임신 진단 키트를 진공 포장하는 이유가 여기에 있다. 키트 속에 심어놓은 항체가 주변 환경 영향을 받을 수 있기 때문이다. 이러한 항체의 단점들을 보완하기 위해 연구실에서는 펩타이드라고 불리는 단백질 조각을 이용하여 진단체를 개발 중이다. 윤 교수는 “펩타이드는 주변 환경에 민감하지 않아 안정성 있다”면서 “연구진은 단백질 조각을 이용해 탄저병을 진단할 수 있는 진단 칩을 개발했다. 이러한 단백질 조각 진단 기술은 기존 기술에 비해 안전성뿐만 아니라 진단 민감도에 있어서 훨씬 적은 양을 탐지할 수 있는 것이 특징이며 산업적으로 낮은 단가로 생산이 가능하기 때문에 대량 생산에 있어 특히 많은 장점을 보유하고 있다”고 덧붙였다. 현재 연구실에서 개발 중인 작은 분자 이용 진단체 개발 내용은 항체 대체 물질이기 때문에 항체를 이용해 병을 진단하는 분야에는 응용이 가능하다. 탄저병 뿐 아니라 임신 진단과 더불어 당뇨 진단, 그리고 암, 고혈압, 뇌졸중 등 다양한 질병의 조기 진단 및 치료하는데 응용될 수도 있다. 수질 및 대기의 중금속 또는 미세먼지 등의 유해물질을 탐지하여 환경오염 정도를 인지하는 데도 쓸 수 있다. 임신진단용, 군사용, 농축산업, 공업, 공공보건 복지 등 다양한 분야에 활용이 가능하다. 이러한 활용 분야의 다양성 적용 때문에 차세대 성장 동력을 이끌 수 있는 연구 분야로 전망된다.

▲ ‘바이오그린21 사업’의 탄저병 탐침자 개발 외에 ‘한국 과학재단(현 한국 연구재단)’에서 펩타이드 발굴 기술을 이용하여 다양한 암 표지 마커인 CD133, CD44, Bcl-2, Her2(뇌암 유방암, 혈액암 등)을 인지하는 펩타이드 탐침자를 개발하고 있다

각종 암을 타깃으로 탐침자 개발
단백질 생명공학기술연구실은 단백질 조각을 이용한 진단체 및 치료제 개발 연구를 미국의 2001년 9.11테러가 일어난 해 이후부터 진행해 왔다. 윤 교수는 “9.11테러 당시 우편물에 탄저균을 넣어 배달하는 테러가 자행됐으며 봉투를 받은 이는 탄저균을 마시고 목숨을 잃었다”면서 “탄저균의 특성상 일반인들이 이를 알아차리기 어려운 점을 이용하여 흔히 말하는 바이오테러에 많이 이용되었다. 이러한 탄저균 유무를 알기 위해서는 균을 검출할 수 있는 물질이 필요했다. 이런 감지 물질을 탐침자라고 하는데 우리는 항체 대신에 펩타이드로 이 탐침자를 만들었다”고 설명했다. 현재 연구용으로는 탄저균 탐침자가 개발이 완성되었지만 상업적으로 이용하려면 더욱 많은 연구 개발이 필요한 상황이다. 국내에서는 펩타이드를 이용한 진단 탐침자 개발이 전무한 실정이다. 때문에 연구를 오랜 기간 동안 진행하다 보니 많은 난관에 부딪히기도 했다. 윤 교수는 “아무도 시도하지 않은 펩타이드 기술에 도전했기에 자부심을 가지고 연구개발에 박차를 가하고 있다”면서 “현재 연구실에서는 탄저병 탐침자 개발 외에 각종 암을 타깃으로 하여 탐침자를 개발 중”이라고 덧붙였다. 현재 연구실은 농진청의 ‘바이오그린21 사업’의 탄저병 탐침자 개발 외에 ‘한국 과학재단(현 한국 연구재단)’에서 펩타이드 발굴 기술을 이용하여 다양한 암 표지 마커인 CD133, CD44, Bcl-2, Her2(뇌암 유방암, 혈액암 등)을 인지하는 펩타이드 탐침자를 개발하고 있다. 또 진단 탐침자 개발 외에도 ‘한국 학술 진흥 재단(현 한국연구재단)’으로부터 연구비를 지원 받아 세균성 질병 치료제 개발을 위하여 세균 내의 생존 필수 효소를 이용하여 타깃 효소의 활성을  억제하는 화합물 등을 선별하고 구조분석을 통한 정확한 약효점 분석 등을 위해 초 고감도 고속 검정 시스템을 개발하는 연구를 진행 중이다. 윤 교수는 “앞으로 현재 개발 중인 펩타이드  기술의 부족한 점을 보완할 계획이다. 펩타이드는 항체에 비해 감지 능력이 떨어진다. 습도, 온도에 민감하지 않은 펩타이드의 장점을 살리려면 감도가 떨어지는 단점을 보완해야 한다”면서 “이를 위해서는 다중인식 결합 펩타이드 고분자(polyvalent directed peptide polymer, PDPP)를 형성해야 한다. 앞으로 펩타이드 여러 개를 연결해서 민감도와 결합력을 높이는 연구를 계속할 예정이다. 항체 대체 물질을 개발했으니 점차 기능성을 높이고 완성단계에 접어들도록 노력하겠다”고 강한 포부를 밝혔다. NM