생화학분자생물학회

중개반응의학센터

Translational Responsive Medicine Center (TRMC)

김민석 교수/센터장

DGIST 뉴바이올로지 전공

kms@dgist.ac.kr

1. 설립배경

- 현대 사회에서 인류는 고전적인 방식의 진단 및 접근으로는 해결이 어려운 난제들과 끊임없이 조우하고 있으며 이로 인해 융복합의 중요성이 더욱 강조되고 있다. DGIST ‘중개반응의학센터’는 이와 같은 난치 질병 진단 및 치료를 위하여 바이오-전자-기계 융복합 지식과 나노 바이오공학 기술을 이용한 초정밀 의공학 기술개발 및 상용화를 목표로 설립되었다. 

- 또한, 미래 메가 트랜드인 정밀 맞춤형 추적 치료 및 진단 분야에 창업 활성화를 도모하고 상용화 기술을 인큐베이션할 수 있는 센터 설립을 통해 다학제 연구진들의 유기적 협력 및 효과적인 산・학・연 융합 연구 수행을 위한 총괄 연구센터로서의 역할을 목표로 한다.

<그림 2. 난치 질병 진단 및 치료를 위한 초정밀 의공학 개발 및 상용화>

2. 연구내용 및 목표

○ 난치 질병 진단을 위한 나노바이오메디슨 융합 기술

  - 암 전이 진단용 CTC분리 기술 개발

   • 사망률 1위를 차지하는 암은 전이가 가장 큰 원인이며 전이를 이해하고 진단하는 일이 암 정복의 핵심이라 할 수 있으며 혈중종양세포(Circulating tumor cells; CTC)는 전이의 핵심인자로서 암 조기진단 및 전이 예측, 치료 경과 모니터링, 최적의 항암제 선정 등을 판단하는 데 활용될 수 있으나 종래의 기술로는 적용될 수 있는 암 종류가 제한적이고 완전 자동화가 어려운 문제점이 있다.

  • 본 연구센터에서는 원심분리 상태에서 유체제어가 가능한 세계 최초 연속 원심 미세유체제어 (Continuous centrifugal microfluidics) 원천기술을 개발하여 음성 선택 CTC (Circulating tumor cell) 분리를 구현하고 레이저 구동 독립 시스템 개발과 밸브 정밀 타격을 위한 위상제어 레이저 통합 시스템을 개발 하였다. 세포 활성도에 최적화된 연속 원심 미세유체 디스크를 완성함으로써 모든 type의 CTC를 분리, 분석하여 암 전이 진단이 가능한 자동화 장비 구축하였다.

   • 양산부산대병원과 연세대 세브란스병원과의 긴밀한 임상실험을 통해 예측, 예후 진단 임상 유효성을 검증하고 CTC 배양 기반 내성 암환자 최적 약물 선정에 대한 임상 유효성을 확인할 계획이다. 환자 유래 전이암 세포주와 환자 암세포 유래 마우스를 구축하여 약물 스크리닝 통한 차세대 표적 약제 반응성 확인하고 가능성이 확인된 신약 혹은 drug repositioning 전략의 원천 기술을 등록하고자 한다.

<그림 3. 연속 원심 미세유체제어 기반 CTC 분리 기술 개념도>

○ 난치 질병 치료를 위한 나노바이오메디슨 융합 기술

  - 샤르코-마리-투스 증후군 치료를 위한 원격 전자약 장치 개발

   • 신경의 탈수초화로 인해 근육이 위축되는 CMT (Charcot Marie Tooth) 질환은 2500명 중의 한 명 꼴로 나타나는 발병률이 매우 높은 유전질환으로 많은 약물치료 연구가 시도되었음에도 불구하고 현재까지 치료방법이 없다.

   • 기존의 패러다임을 뛰어넘는 새로운 개념의 치료방법으로 원격 CMT 전자약을 제안하고 전기자극을 통하여 본 난치병이 치료 가능함을 입증하고자 한다. In vitro CMT 모델이 없는 현실에서 전기자극 기반 고속 대량 스크리닝이 가능한 질병모사 CMT-on-a-chip 플랫폼을 개발하고 CMT 치료의 직접적 단서인 전도 속도 측정을 통한 재수초화 회복을 분석, 최적의 전기자극 조건을 선별하고 기전분석을 수행하기 위해 연구를 진행 중이다. 이를 기반으로 실시간 모니터링이 가능한 원격제어 전자약을 CMT 동물 모델에 적용하여 치료 가능성을 검증, 새로운 CMT 치료법을 제시하고자 한다.

<그림 4. 원격 전자약을 통한 예상 CMT 치료>

3. 기대효과 및 전망

  - 난치 질병을 치료하기 위해서는 기존의 전자, 기계 기반의 의공학 기술을 넘어선 새로운 패러다임이 필요하다. 난치 질병의 원인을 파악할 수 있는 질병 생체모방 기술을 확보하여 기전을 규명함과 동시에 이를 치료할 수 있는 최적의 약물-물리 자극 치료기술을 개발함으로써 융복합 의공학 기술을 확보하고자 한다.

  - 의료시장 중 가장 큰 비중을 차지하는 암 질병을 타겟하고 난치 질병이라는 새로운 시장을 개척하는 Two track 전략으로 시장을 개척하여 기술 개발에서부터 창업과 상용화의 연결 모델을 제시함으로써 새로운 바이오산업 흐름을 창조하고 사회에 공헌하는 바이오메디슨 융합 기술을 선도할 수 있다.

  - DGIST 창업 활성화 정책 중 하나인 Translational track 연계 통한 바이오 의료산업 창업 극대화하고 대구지역 특화 사업인 의료복합사업과 시너지를 낼 수 있는 차세대 나노바이오메디슨 기술 개발로 DGIST를 넘어 국내 미래 바이오 의료의 구심점 역할 수행도 가능할 수 있도록 기술 개발 및 상용화를 위한 노력을 지속하고 있다.