안녕하세요. 이번 실험실 탐방기에 글을 기고하게 된 건국대학교 공과대학 생물공학과에 박기수입니다. 제가 연구하고 있는 생체분자공학 및 진단실험실(Biomolecular Engineering & Diagnostics Lab) (http://kskonkuk.weebly.com)은 현재 박사 후 연구원 1명, 대학원생 및 학부연구생 6명으로 구성되어 있으며(그림 1), 생체분자를 이용하여 다양한 유해물질 및 바이오 마커를 고감도 및 고특이도로 진단하는 기술에 대한 연구를 진행하고 있습니다.

그림 1. 실험실 단체 사진

1. 실험실 주요 연구

저희 실험실에서는 생명공학의 최첨단 융합연구 분야인 핵산공학, 분자진단, 나노바이오공학 분야를 집중적으로 연구하고 있으며, 구체적으로 신개념의 핵산 증폭 기술인 등온증폭기술, 최근 각광을 받고 있는 분자 수준의 논리회로, 촉매활성을 가지는 DNAzyme 및 Nanozyme을 이용한 발색신호 기반 바이오센서, 그리고 인간 유전자 변이의 대량분석이 가능한 DNA chip 개발과 관련된 연구를 수행하고 있습니다(그림 2). 이를 토대로, 체외분자진단시장의 큰 이슈 중 하나인 각종 전염성 질환을 현장에서 빠르고 정확하게 진단하기 위한 현장진단시스템의 개발 연구도 동시에 진행하고 있습니다. 또한, 생체분자를 이용하여 친환경적인 조건에서 무기나노입자를 합성하고 이를 세포 이미징 및 항균물질의 개발에 응용하고 있습니다. 마지막으로, 기존의 암 진단을 위한 표준방법인 조직검사(Tissue biopsy)의 대안으로 주목을 받고 있는 혈액 검사 기반의 액체생검(liquid biopsy) 연구를 수행하고 있습니다. 다양한 액체생검 바이오 마커 중에서 구조적 안정성과 혈액 내에 풍부한 양을 기반으로 주목을 받고 있는 엑소좀(exosome)을 손쉽고, 정확하게 검출하기 위한 분자진단시스템을 개발하고 있습니다. 이와 같이 본 실험실은 핵산 생명 공학과 나노-바이오 융합 연구 분야에 걸친 다양한 연구 분야를 수행하고 있으며, 경북대학교 의과대학 및 KAIST 연구진들과 세계 최고 수준의 진단 및 이미징 플랫폼의 개발을 위하여 열심히 연구를 진행하고 있습니다.

그림 2. 실험실 주요 연구 분야

2. 실험실 분위기 및 특징

2017년 3월 건국대에서 문을 연 생체분자공학 및 진단실험실은 현재 박사 후 연구원 1명, 석사과정 1명, 석사예비입학 4명으로 구성되어 있습니다. 실험실 구성원들에게는 한 학생이 개별적으로 수행할 수 있는 연구주제 및 다른 연구원들과의 협력을 통해 일을 진행할 수 있는 연구주제로 최소 2가지 연구를 제안하고 있습니다. 또한, 학생과의 관계에 있어서, 수직적인 관계가 아닌 수평적인 관계를 이루고, 편하게 아이디어를 교환할 수 있는 시간을 자주 갖고 있으며, 매주 한번 이상 학생들과의 미팅을 통하여 실험실 생활 및 향후 진로와 관련한 이야기를 나누고 있습니다. 이와 같이, 본 실험실은 모든 구성원들이 가족 같은 분위기에서 자유롭게 의견을 교환할 수 있는 분위기를 장려하고 있으며, 이를 바탕으로 지난 1년간 학부연구생으로 참여했던 학생들이 모두 SCI 저널에 1저자 논문을 투고할 수 있었습니다. 

3. 맺음말 

체외진단기기 시장의 규모는 2014년 기준 약 522억 달러를 기록했고, 국내 시장 규모는 약 4,174억원을 달성하였습니다. 인구 고령화 및 신종바이러스의 출현으로 향후 관련분야의 지속적인 성장이 예상되고 있습니다. 앞으로, 실험실 구성원과 열심히 노력하여 진단 분야에 혁신적인 연구결과를 발표하고, 이를 통해 국민이 건강한 삶을 유지하는 데 기여하고 싶습니다. 또한, 다양한 연구진들과의 공동연구를 통한 새로운 연구에도 관심이 있어서, 향후 기회가 되면 선, 후배 연구원분들과 공동 연구를 진행할 수 있기를 희망합니다.

4. 실험실 대표 논문

1. Ki Soo Park, “Nucleic acid aptamer-based methods for diagnosis of infections”, Biosensors and Bioelectronics , 102, 179-188 (2018).
2. Chang Yeol Lee, Ki Soo Park* and Hyun Gyu Park*, “A simple, sensitive, and label-free assay for alkaline phosphatase activity based on target-promoted exponential strand displacement amplification”, Sensors and Actuators B: Chemical, 262, 1001-1005 (2018).
3. Ki Soo Park, Hoyoung Kim, Soojin Kim, Kyungheon Lee, Sohyeon Park, Jun Song, Changwook Min, Farhana Khanam, Rasheduzzaman Rashu, Taufiqur Rahman Bhuiyan, Edward T. Ryan, Firdausi Qadri, Ralph Weissleder, Jinwoo Cheon*, Richelle C. Charles*, and Hakho Lee*, “Nano-magnetic system for rapid diagnosis of acute infection”, ACS Nano , 11(11), 11425-11432 (2017).
4. Ki Soo Park, Bhagwan S. Batule, Kyong Suk Kang, Tae Jung Park, Moon Il Kim* and Hyun Gyu Park*, “A simple and eco-friendly one-pot synthesis of nuclease-resistant DNA-inorganic hybrid nanoflowers” Journal of Materials Chemistry B, 5, 2231-2234 (2017).
5. Ki Soo Park, Chang Yeol Lee, Kyoung Suk Kang and Hyun Gyu Park*, “Aptamer-mediated universal enzyme assay based on target-triggered DNA polymerase activity” Biosensors and Bioelectronics , 88, 48-54 (2017).
6. Ki Soo Park, Chen-Han Huang, Kyungheon Lee, Yeong-Eun Yoo, Cesar M. Castro, Ralph Weissleder* and Hakho Lee*, “Rapid identification of healthcare associated infections with an integrated fluorescence anisotropy system”, Science Advances , 2, e1600300 (2016).