성균관대학교 융합생명공학과 첨단바이오의약품전달 연구실(Advanced Biologics Delivery Laboratory)을 소개합니다. 

우리 연구실은 박우람 교수님 지도 아래, 현재 박사후연구원, 대학원생 및 학부생 6명으로 구성되어 있습니다. 본 연구실은 나노기술을 기반으로 다양한 바이오의약품을 효능을 증대시킬 수 있는 첨단 약물전달기술에 관련된 연구를 수행하고 있습니다.

1. 연구실 분위기

우리 첨단바이오의약품전달 연구실은 열정이 넘치는 교수님과 적극적인 학생들 간의 케미를 바탕으로 활발한 연구가 이루어지는 분위기가 큰 장점입니다. 랩 구성원들이 ‘실력을 갖춘 연구자’가 되는 것을 목표로 불철주야 연구에 매진하고 있습니다. 본 연구실에서는 실력 있고 성실한 연구자가 되기 위한 기본 태도를 배울 수 있는 조금은 엄격한 랩 규칙 속에서 생활합니다. 교수님께서 제안해주시는 연구 키워드를 바탕으로 프로젝트를 구성하는 한편 구성원 간의 활발한 소통을 통해 본인의 연구를 보완해나가는 것이 우리 연구실에서는 매우 일상적입니다. 모든 랩 구성원들이 자신이 맡은 책임을 능동적인 태도로 임하고 있어 연구에 몰두할 수 있는 분위기가 형성되어 있습니다. 현재 본 연구실은 유/무기 화학 합성, 동물세포 배양, 분자 생물학적 분석, 면역 분석 및 동물실험까지 굉장히 폭넓은 연구를 수행하고 있습니다. 또한 다수의 국책 및 기업체 연구과제를 기반으로 한 해에 여러 성과를 이루어내고 있습니다.

2. 특징

우리 연구실은 입학 전 3개월간 인턴으로 들어와 본인이 하고 싶은 연구주제를 선정합니다. 연구주제의 선정에 앞서 각 분야의 최신 연구 동향을 선배 대학원생과 함께 공부하며 발표하게 됩니다. 필요한 연구주제의 선정 후 연구에 필요한 실험 이론 및 기술을 우선하여 배우게 되며 이를 통해 연구 활동에 익숙해집니다. 어느 정도 본인 연구에 대한 이해와 데이터를 얻게 되면 랩 미팅에 참여하게 되며 공부한 지식을 공유하고 교수님 및 선배들과 토론을 통해 연구의 방향성이 더 구체화하게 됩니다. 또한 교수님과의 개별미팅에서 좀 더 심도 있는 토론을 통해 연구의 부족한 부분을 보완할 수 있습니다. 우리 연구실은 성균관대학교로 이전하여 새로 시작한 지 얼마 안 되었지만, 화학합성, 동물세포 배양 및 동물실험을 수행할 수 있는 기술과 시설이 마련되어 있습니다. 또한 성균관대학교 융합생명공학과는 다학제적인 연구를 하시는 교수님들이 계셔서 연구실 간의 교류가 활발하여 서로 적극적으로 도움을 주고받을 수 있는 환경이 조성되어 있습니다. 우리 연구실의 구성원들은 모두 이상적인 목표를 가지고 창의적이고, 혁신적이고, 또 열정적인 태도로 연구 활동을 수행 중이기 때문에 세계적인 연구 성과를 창출하고 있습니다.

3. 연구

우리 연구실은 다양한 나노기술을 이용하여 암을 치료할 수 있는 새로운 플랫폼 기술을 개발하는 연구를 주로 진행하고 있습니다. 나노입자의 합성뿐만 아니라 동물세포 및 질환 동물 모델을 이용한 나노의약품의 평가를 동시에 진행하고 있습니다. 모든 구성원이 각자의 연구에서 유/무기 합성, 시험관내 분자 생물학적 분석, 및 동물실험을 수행하고 있습니다. 그럼 우리 연구실의 연구주제를 간략하게 소개해드리겠습니다.

첫 번째로 유/무기 하이브리드 나노입자를 이용한 신규 나노의약품 및 약물 전달기술 개발에 관한 연구입니다. 우리 연구실은 유/무기 하이브리드 나노입자의 합성을 통해 유기물과 무기물의 특성을 모두 갖는 새로운 형태의 나노입자를 설계하고 합성합니다. 연구실명에서 알 수 있듯이 다양한 바이오의약품을 효과적으로 전달하기 위하여 나노기술을 적극적으로 활용하고 있습니다. 최근에는 생체 내 면역세포의 활성을 증진할 수 있거나 특정 유전자를 세포 내로 효과적으로 전달 할 수 있는 나노입자의 합성 및 분석에 관한 연구를 수행하고 있습니다. 다양한 유/무기 나노입자를 이용하여 암세포의 사멸을 유도하거나 면역세포의 활성을 증가시켜 다양한 암종에서 어떠한 물리, 화학적 특성을 갖는 나노입자가 더 효과적인지 평가하고 있습니다. 궁극적으로 다양한 난치성 질환에 적용 가능한 나노입자 기반 약물 전달 플랫폼 기술을 개발하는 것이 저희의 목표입니다.

두 번째로 병용 치료를 위한 기능성 나노입자의 개발에 관한 연구입니다. 우리 연구실은 종양 치료를 위해 임상에서 활용하고 있는 레이저, X-ray, 전기와 같은 외부 자극과 함께 사용되어 치료 효과를 극대화할 수 있는 기능성 나노입자를 개발합니다. 기존 종양 치료에 사용되던 의료기기들의 장단점을 학습하고, 단점을 보완시켜주거나 장점을 더욱 극대화할 수 있는 신규 유/무기 하이브리드 나노입자를 개발합니다. 최근에는 비가역적 전기천공법(irreversible electroporation)과 기능성 나노입자를 동시에 사용하여 면역 항암 치료에 상승효과를 가져올 수 있다는 연구를 수행하

여 국제학술지에 발표한 바 있습니다.

끝으로 본 연구실은 나노입자에 기반한 신의료기술을 개발하기 위해 다수의 국내외 연구팀과 활발히 협업하고 있습니다. 미국과 중국 그리고 국내 연구팀과 주기적인 연구 미팅을 통해 글로벌 연구 동향을 파악하고 공동연구를 통해 우수 연구 성과를 도출하고 있습니다. 또한 저희가 연구의 최종목표는 임상에 적용되는 것이기에 임상 의사분들과도 긴밀히 협업하여 저희가 설계한 나노입자의 한계점을 보완하여 최적화하고 있습니다. 그 밖에도 최첨단 의공학 기술과 관련하여 세포치료제, 백신, 박테리아 치료제, 의료영상 및 의료기기에 개발에 관한 연구를 수행하고 있습니다.

4. 맺음말

우리 첨단바이오의약품전달 연구실은 다기능성의 생체재료를 개발하고 이를 이용한 신규 종양 치료법 개발을 위해 집중적으로 연구하고 있습니다. 세상에 없었던 새로운 플랫폼을 개발하여 기존 종양 치료의 한계점을 극복하여 암 정복의 꿈을 이룰 수 있는 혁신적인 치료법에 도전하고 있습니다. 또한 실제 임상에서 암 환자에게 적용될 수 있는 중계 연구(translational research)에 큰 관심이 있습니다. 우리의 연구가 현재도 고통 받고 있을 많은 환자에게 도움이 될 수 있기를 열망하며 하루하루 최선을 다해 연구에 매진하고 있습니다. 이상으로 항상 학생을 위해 노력해주시는 박우람 교수님과 큰 열정과 목표가 있는 대학원생이 있어 무궁무진한 잠재력이 있는 성균관대학교 융합생명공학과 첨단바이오의약품전달 연구실의 소개를 마칩니다. 본 연구실에 관심 있는 분들은 연구실 홈페이지(https://wparklab.weebly.com)를 방문해주시면 감사하겠습니다.

5. 연구실 대표 논문

1. Jun-Hyeok Han, Yun Young Lee, Ha Eun Shin, Jieun Han, Jeon Min Kang, Chi-Pin James Wang, Jung-Hoon Park, 

Se-Na Kim, Jong-Hwi Yoon, Ho-Keun Kwon, Dae-Hwan Park, Tae-Eun Park, Young Bin Choy, Dong-Hyun Kim, 

Tae-Hyung Kim, Junhong Min, Ik-Hwan Kim, Chun Gwon Park, Dong Keun Han, WooramPark (2022). 

Image-guided in situ cancer vaccination with combination of multi-functional nano-adjuvant and an irreversible 

electroporation technique. Biomaterials, 289, 121762.

2. Jun-Hyeok Han, Ha Eun Shin, Jiyoung Lee, Jeon Min Kang, Jung-Hoon Park, Chun Gwon Park, Dong Keun Han, 

Ik-Hwan Kim,Wooram Park (2022). Combination of metal‐phenolic network‐based immunoactive nanoparticles and 

bipolar irreversible electroporation for effective cancer immunotherapy. Small, 18(25), 2200316.

3. Eunyoung Jeon, Jeon Min Kang, Ga‐Hyun Bae, Chu Hui Zeng, Seungyong Shin, Byeongdu Lee, Wooram Park, 

Jung‐Hoon Park, Joonseok Lee (2022), Flexible 3D nanonetworked silica film as polymer‐free drug‐eluting 

stent platform to effectively suppress tissue hyperplasia in rat esophagus. Advanced Healthcare Materials, 11(14), 2200389.

4. Kwang-Soo Kim, Jun-Hyeok Han, Seung Hee Choi, Hae-Yun Jung, Joo Dong Park, Hee-Jung An, Seong-Eun Kim,

Dong-Hyun Kim, Junsang Doh, Dong Keun Han, Ik-Hwan Kim, Wooram Park, Kyung-Soon Park (2020). 

Cationic nanoparticlemediated activation of natural killer cells for effective cancer immunotherapy. ACS Applied Materials & 

Interfaces, 12 (51), 56731-56740.

5. Kwang-Soo Kim, Jun-Hyeok Han, Jung-Hoon Park, Hyung-Keun Kim, Seung Hee Choi, Gyeong Ryeong Kim, Haengseok

Song, Hee Jung An, Dong Keun Han, Wooram Park, Kyung-Soon Park (2019). Multifunctional nanoparticles for genetic

engineering and bioimaging of natural killer (NK) cell therapeutics. Biomaterials, 221, 119418.