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물리학과 김성환 교수, 실크 단백질 활용 인공 생체 조직 구현
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우리 학교 김성환 교수 연구팀이 실크 단백질을 활용해 자가발전이 가능한 인공 생체조직을 구현하는데 성공했다. 이에 신체 조직에 부착 가능한 차세대 헬스케어 소자로 활용될 것으로 기대된다. 김성환 아주대 교수(물리학과·대학원 에너지시스템학과)는 실크 단백질을 활용해 인체의 움직임으로부터 전기 에너지를 수확할 수 있는 생체 친화적 인공 피부 구현에 성공했다고 밝혔다. 이번 연구 성과는 에너지 분야 저명 학술지인 <나노 에너지 (Nano Energy)> 2020년 8월23일자에 온라인 게재됐다. 논문 제목은 ‘엔지니어링 된 실크 단백질로 구현한 자가발전 인공 생체조직 Self-powered artificial skin made of engineered silk protein hydrogel)’이다. 최근 전세계적으로 인체 조직에 부착이 가능한 차세대 헬스케어용 전자 소자에 대한 연구가 매우 활발하다. 생체 신호를 직접 읽어 들이고 분석할 수 있기 때문. 이러한 헬스케어용 전자 소자를 구현하기 위해서는 생체 조직과 같이 유연하고 늘어나는 전자 소자가 필요하다. 이에 많은 연구자들이 유연 기판에 전극과 전자 소자를 집적, 다양한 인체 신호를 읽고 분석하는 소자를 개발해왔다. 이러한 소자는 피부를 인공적으로 모방한 전자 소자라는 개념으로 해석되어 ‘전자 피부’라 불린다. 김성환 교수 연구팀은 생체 조직을 구성하는 성분 중 하나인 단백질, 그중에서도 자연에서 구할 수 있는 실크 단백질에 주목했다. 누에고치에서 나온 실크 단백질은 생체친화적이고 물리적·화학적 물성이 우수해 활용 가능성이 높은 바이오 고분자 소재다. 연구팀은 실크 단백질 분자 수준에서의 물성을 바꾸기 위해 글리세롤을 도입, 투명하고 부드러운 수화젤 필름으로 재탄생 시켰다. 이로써 인체 조직과 유사한 물성을 띄게 되어, 인공 생체 조직으로 활용이 가능하게 됐다. 더불어 김성환 교수팀은 새로이 구현된 투명 실크 단백질에 산화아연 나노막대를 결합하여 압전 성능을 극대화했다. 이를 통해 인체 피부에 안정적으로 접합되어 터치나 관절의 굽힘 등 인체 움직임으로부터 전기 에너지를 수확하는 압전소자를 구현해 냈다. 연구팀이 개발한 압전소자를 이용하면 LED나 혈중산소농도 측정기 등 소형 전자기기를 충전 및 구동하기에 충분한 에너지 수확이 가능함을 확인했다. 연구팀이 개발한 압전소자는 전자기기에 부착하는 터치 센서, 인체의 움직임을 감지하는 동작 센서로도 응용이 가능하다.
5
작성자
안혜린
작성일
2021-06-09
222
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동영상
4
윤태종 약대 교수팀, 유전자 가위기술 활용 대장암 치료제 개발
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우리 학교 윤태종 교수 연구팀이 나노-유전자 가위 기술을 활용해 대장암 치료제를 개발하는 데 성공했다. 현재 널리 쓰이고 있는 대장암 항암제에 치료 효과를 보이지 않는 유전자 변이 대장암 환자들을 위한 치료법이다.윤태종 교수(약학과)는 조영석 가톨릭대 교수(의과대학 내과학교실)와 함께 나노 전달체에 유전자 가위 단백질 구조체를 탑재하는 방식을 통해 유전적 이상 부위를 효과적으로 편집함으로써 새로운 대장암 치료제를 개발하는 데 성공했다고 밝혔다. 관련 내용은 저명 학술지 <나노 리서치(Nano Research)> 2020년 4월4일자 온라인판에 게재됐다. 논문의 제목은 ‘항암제 내성 대장암을 치료하기 위한 유전자 편집 나노 입자 시스템의 치료적 접근(Gene editing particle system as a therapeutic approach for drug-resistant colorectal cancer)’이다.윤 교수팀이 개발한 방법은 현재 대장암 치료를 위해 널리 사용되고 있는 약물에 저항성을 가져 치료가 어려웠던 환자들을 위한 것이다. 세툭시맙(cetuximab) 항암제는 대장암 치료를 위해 많이 쓰이고 있지만 암세포의 성장과 관련된 KRAS 유전자의 변이로 인해 치료 효과를 보지 못하는 환자가 많다는 점이 한계로 지적되어 왔다. 이에 윤태종 교수 연구팀은 나노 전달체에 유전자 가위 단백질 구조체를 탑재하여 유전적 이상 부위를 효과적으로 편집함으로써, 높은 치료 효과를 거둘 수 있음을 밝혀냈다. 연구팀은 나노 리포좀 구조체나노를 사용하여 KRAS 유전자 변이 부위를 편집할 수 있는 유전자 가위 단백질 소재를 탑재했다. 또한 이 나노 구조체 표면에 대장암 표적을 위한 항체를 도입함으로써, 유전자 가위 소재의 안정성과 치료 효과를 극대화할 수 있음을 확인했다. 생체 내 실험(in vivo)에서 암조직으로의 유전자 가위 소재 전달 효율은 60%에 달했으며, 동물 모델에서의 치료 효과는 대조군 대비 높은 치료 효과를 보였다.윤태종 교수는 “기존 유전자 형태의 유전자 가위 소재는 바이러스 전달체를 이용, 생체에 적용하는 구조로 전달 효율이 낮고, 원치 않는 부위까지 편집하게 되는 부작용(off-target 효과)이 문제였다”며 “이에 대안으로 단백질 구조체로 이뤄진 유전가 가위 소재가 부상했지만, 생체 내 주입 이후 효소들에 의해 분해되면서 전달·편집 효율이 낮아 한계를 보여 왔다”고 설명했다.이에 윤 교수 연구팀은 생체 적용이 가능한 소재로 이뤄진 나노 구조체를 발굴해 적용했다. 유전자 가위 기술을 이용해 유전자적 문제 부위를 편집하면 근본적 치료 가능성이 높아지나, 체내 주입 시 안정성이 떨어졌던 문제를 극복해낸 것.윤 교수는 “지금 현재는 암 치료를 위해 시험관 환경(in vitro)에서 면역 세포의 활성을 조절하는 수준의 유전자 가위 기술이 사용되고 있다”며 “앞으로는 직접 체내 주사를 통해 치료 효과를 극대화할 수 있을 것으로 기대한다”고 전했다.
3
작성자
안혜린
작성일
2021-06-08
225
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2
최상돈 교수 연구팀, 자가면역·염증성 질환 치료제 개발
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최상돈 교수와 김욱 교수를 비롯한 우리 학교 교수들이 참여한 연구팀이 자가면역·염증성 질환 치료제를 개발하는 데 성공했다. 연구팀은 전신홍반루푸스, 류마티스관절염을 비롯한 질환에 대한 치료 효과를 입증해냈다.관련 논문은 국제 학술지 <바이오매터리얼스(Biomaterials)> 2020년 3월17일자 온라인판에 게재됐다. 최상돈 교수(생명과학과·대학원 분자과학기술학과)가 교신저자로 참여했고, 김욱 교수(대학원 분자과학기술학과), 의대 서창희 교수(류마티스내과)와 김순선·정재연 교수(소화기내과)가 함께 했다. 우리 학교 샤 마사드 연구교수와, 경희대 강동병원 이상호 교수(신장내과)도 연구에 참여했다. 분자과학기술학과 대학원에 재학중인 김기영 학생, 아스마 아첵 학생도 공동 제1저자로 이름을 올렸다.연구팀은 자가면역·염증성 질환 펩타이드 치료제를 개발해 비알콜성 지방간염, 전신홍반루푸스, 류마티스관절염, 건선과 패혈증 질환에 대해 동물모델에서 치유효과를 입증해냈다.자가면역질환은 신체 조직이나 세포에 대한 비정상적 면역반응이 나타나 발생하는 질환이다. 전신홍반루푸스를 포함해 약 80여가지의 질환이 알려져 있다. 염증성 질환은 염증을 주병변으로 하는 질병의 총칭으로 비알콜성지방간염, 알츠하이머병, 패혈증 등이 포함된다.자가면역·염증성 질환의 초기 발병원인은 크게 두 가지다. 미생물과 병원체에서 유래된 물질에 의해 감염성 염증 반응을 일으키거나, 인체 내부 면역숙주에서 유래된 물질에 의해 비감염성 염증 반응을 일으키는 것. 모두 톨-유사 수용체의 부적절한 활성화로 생기는 반응이지만 이에 대한 이해나 기전 규명은 매우 부족한 상황이다. 이에 우리 학교 연구팀은 광범위한 톨-유사 수용체 제어능력을 가진 펩타이드(MIP2)를 발굴, 염증성 사이토카인 제어 기능을 확인해냈다.최상돈 교수는 “펩타이드(MIP2)를 투여한 질환동물모델에서 비알콜성지방간염, 전신홍반루푸스, 류마티스관절염, 건선과 패혈증 등이 치유되는 효과를 관찰했다”며 “이번 연구 이외에도 인플라마좀을 억제하는 신규 물질로 알츠하이머, 제2당뇨병, 다발성경화증 등 염증성 질환에 대한 유효성 연구를 진행하고 있다”고 설명했다.이번 연구는 보건복지부 연구중심병원 육성 R&D 및 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 지원하는 기초·원천연구지원 사업의 지원으로 수행되었다.
1
작성자
안혜린
작성일
2021-06-08
219
동영상
동영상
0
아주대학교 금연정책
위치 확인
아주대학교는 캠퍼스내 비흡연을 지향하며, 흡연부스를 설치하는 등 다양한 노력을 통해 학생 및 교직원들의 건강과 복지에 신경을 쓰고 있음.
-1
작성자
안혜린
작성일
2021-05-31
220
동영상
동영상
-2
마음을 나누는 아주대 병원
위치 확인
아주대병원은 소외 받는 우리의 이웃을 위해 국내외 의료봉사, 구호활동 등을 꾸준히 전개하고 있음.
-3
작성자
안혜린
작성일
2021-05-31
267
동영상
동영상
-4
SDG 3. 건강함 삶 보장과 웰빙
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-5
작성자
통합 관리자
작성일
2021-05-28
252
동영상
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