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허정수
허정수(Jeongsoo Hur) 저자 이메일 보기
고려대학교
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156 KB
  CV updated 2020-10-13 14:35
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Microfluidic Cell Stretching for Highly Effective Gene Delivery into Hard-to-Transfect Primary Cells

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드

본 논문은 미세유체칩을 이용하여 세포내 물질전달 플랫폼을 개발하기 위한 것입니다. 세포내 물질전달은 말 그대로 세포 안으로 외부물질들을 전달하는 과정인데 주로 유전자 가위나 플라스미드 DNA와 같은 유전자 편집물질들이나 나노입자들이 주로 그 전달물질에 해당합니다. 따라서 생명공학 연구에 있어서 필수적인 기반기술이라고 할 수 있으나 현재 이를 위해 상용화되어 있는 기술들은 모두 각각의 한계점들을 가지고 있습니다. 특히, 현재 세포치료와 같이 치료목적으로 연구되고 있는 세포는 줄기세포와 면역세포와 같은 일차 세포(Primary cell)이지만 해당 세포들은 여타 세포들에 비해 민감하여 기존의 기술들로는 성공적인 형질전환이 어려운 것이 사실입니다. 이에 따라 보다 효과적으로 일차세포의 유전자 편집을 할 수 있는 세포내 물질전달 기술의 개발이 시급한 상황이라고 볼 수 있습니다.

저희 팀은 미세유체 채널안에서 일어나는 특이적인 유동 현상(micro-vortices)을 이용하여 세포를 물리적으로 변형시킴으로써 세포막에 일시적인 틈을 만들고 이를 통해 외부물질을 세포안으로 전달할 수 있는 플랫폼을 개발하였습니다. 굉장히 빠른 속도로 미세 유체 채널내로 주입된 세포들은 순간적인 늘어남(cell stretching)을 경험하게 되며 이때 세포와 함께 주입한 타겟 물질들을 세포내로 전달하게 됩니다. 해당 기술을 이용하여 본 논문에서는 RNA, DNA를 활용, 줄기세포(사람 탯줄유래, 지방질 유래)와 면역세포(쥐 골수유래)의 형질 전환에 성공하였으며 기존에 널리 사용되는 기술인 전기천공법과 지질 캐리어 기술(lipofectamine)과 비교하여 더 높은 형질전환 수율(yield)을 얻었습니다. 이러한 결과들을 바탕으로 추후 생명공학 연구분야에서 널리 응용될 수 있을 것으로 전망합니다.

2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.

고려대학교 바이오미세유체 연구실은 대체적으로 자유로운 분위기 속에서 본인의 연구역량을 발휘할 수 있는 좋은 환경을 가지고 있습니다. 지도 교수인 정아람 교수님은 항상 학생들의 연구에 신경 써 주시고 학생들이 연구에만 집중할 수 있도록 노력해주시기 때문에 연구실의 좋은 연구결과들로 이어질 수 있는 것 같습니다. 연구주제로는 미세유체를 활용한 다양한 생물학적 응용(세포 내 물질전달, 세포의 물리적 특성분석)을 위한 디바이스 개발이 있는데 최근에는 세포내 물질 전달과 일차 세포의 형질전환을 위한 연구에 보다 주력하고 있습니다.

3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

개발과정에서부터 이번 플랫폼은 단순히 새로운 가능성을 제시하는 것을 넘어서 실제 필드에서 사용될 수 있을 정도의 실용성을 갖추기 위해 노력했습니다. 많은 논문들이 새롭게 독창적인 기술들을 개발하지만 실제 연구실과 기관에서 사용되기에는 어려움이 많아 아쉽게도 논문으로만 그치는 경우가 많기 때문입니다. 결과적으로 개발하고 있는 기술이 아직 완벽하다고 할 수는 없지만 그래도 다른 연구실에서도 충분히 이용할 수 있을 정도로 실용성을 갖추어 나가는 것에 연구자로서 큰 보람을 느낄 수 있었던 것 같습니다.

4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?

공학적인 지식과 기술을 기반으로 생물학적 응용을 하길 원하는 분들에게 의공학 분야는 좋은 기회가 될 것이라 생각합니다. 특히 세포의 형질전환 분야는 그 응용 가능성이 무궁무진하고 다양한 분야에서 요구되는 기술이기 때문에 앞으로도 더욱 주목받을 가능성이 높은 분야인 것 같습니다. 대학원 진학을 고민하는 분들에게는 대학교 공부와 실제 실험수행 능력은 엄연히 다르기에 본격적으로 대학원 생활을 시작하기에 앞서 본인이 어떤 실험을 좋아하고 또 잘할 수 있는지 연구실 경험을 해보는 것이 무엇보다 중요하다는 말을 전해드리고 싶습니다. 학부 학생일때에도 관심이 있는 해당 분야의 전공 실험 수업을 수강해보시는 것도 방향성을 잡아가는데 좋은 방법일 것 같습니다.

5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

현재 암 면역치료에 대한 연구가 전세계적으로 활발히 이루어지고 있는데 저희 연구팀 역시 다음에는 면역세포에 초점을 맞추어 면역세포의 형질과 기능을 잃지 않은 상태에서 보다 효과적인 형질전환을 하기 위한 연구를 진행할 것 같습니다. 더불어, 면역치료에 이용되는 CAR-T 세포의 개발을 위한 연구 또한 지속될 것입니다. 이외에도 미세유체 채널을 이용한 새로운 세포내 물질전달 기술 개발을 위해서도 노력할 것입니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들....

연구에 도움을 주신 바이오 미세유체 연구실 팀 구성원들과 정아람 교수님께 깊은 감사의 말씀을 드립니다. 그 밖에도 도움 주신 서울대학교 도준상 교수님 연구팀 그리고 건국대학교 조쌍구 교수님 연구팀에게도 감사의 마음을 전합니다. 감사합니다.

Category: Biotechnology, Nanobio, Cell_Biology
등록일 2020-10-26
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