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생명과학의 역사를 쓰는 사람들 Research Highlights

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인터뷰 김태윤
논문 Tae Yoon Kim⁠*⁠, Hyo-Deok Seo*, Joong-jae Lee, Jung Ae Kang, Woo Sik Kim, Hye-Min Kim, Ha-Yeon Song⁠, Ji Min Park, Dong-Eun Lee⁠⁠, Hak-Sung Kim⁠ (2018), A dimeric form of a small-sized protein binder exhibits enhanced anti-tumor activity through prolonged blood circulation. J Control Release, 279: 282-291 (*contributed equally). doi: 10.1016/j.jconrel.2018.04.039
한줄요약 크기가 작은 비항체 골격 단백질인 repebody와 단백질 linker인 spytag-spytag을 이용해 만든 homodimer 형태를 이용하여 혈액 내 순환 시간 및 암 억제 효능 증가


▷인터뷰


 1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요.

   현재 사용되고 있는 대부분의 질병 치료제들은 항체에 기반하고 있습니다. 그러나 이러한 항체 기반의 치료들은 제작이 어려우며 제조비용도 매우 높습니다. 그래서 이러한 항체들을 대신할 단백질 기반의 치료제들이 많이 개발되고 있으며 그 중에서도 특히 비항체 골격 기반 단백질(non-antibody scaffold protein)들이 많은 각광을 받고 있습니다. 저희 실험실에서는 이러한 비항체 골격 기반 단백질의 한 종류인 Repebody를 개발하여 여러가지 질병에 대한 치료제로 사용하고자 많은 연구를 진행하고 있습니다. Repebody를 포함한 많은 비항체 골격 단백질들은 항체에 비하여 그 크기가 매우 작습니다. 이로 인해 뛰어난 세포 침투 능력 등 여러가지 장점들도 가지고 있지만, 작은 크기로 인하여 체내에 주입 시 매우 빠른 속도로 소모되는 경향을 보입니다. 특히, renal filtration threshold30kDa을 넘지 못하여 주로 신장을 통해 혈액 내에서 빠르게 제거가 됩니다. 이에 저는 repebody의 혈중 반감기를 증가시키기 위한 방법으로 기존에 알려진spytag-spycatcher라는 단백질 linkerrepebody를 연결하여 covalent bond로 강하게 결합된 repebody homodimer 형태를 개발하였습니다. 이러한 homodimer 형태의 repebody가 마우스 체내에서 기존의 단일 형태의 repebody보다 시간 당 혈중 농도가 증가하고 더 느리게 혈액에서 제거되는 것을 확인 하였으며, 이로 인하여 암세포의 성장을 억제하는 능력이 더 뛰어남을 확인하였습니다. 이 연구를 통하여 spytag-spycatcher 단백질에 기반한 homodimerization 시스템이 비항체 골격 단백질들의 혈액 내 순환 시간을 증가시켜주는 platform으로써의 활용 가능성을 확인하였습니다.

 

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2. 연구과정에서 있었던 에피소드를 소개해 주세요.

   본 연구에서 마우스를 이용한 실험이 매우 필수적이었지만 저희 실험실은 이를 진행할 수 없었기에, 마우스 실험이 가능한 다른 연구진과의 co-work을 통하여 본 논문을 낼 수 있게 되었습니다. 실험 중간에 제가 직접 마우스 체내 주입을 시도해 보았으나 생각만큼 잘 되지 않았습니다. 이번 연구를 통해 마우스 실험의 중요성과 어려움을 몸소 깨닫게 되었습니다.

 

3. 연구를 통해 얻은 지혜를 후배들에게 들려주세요.

   모든 연구를 혼자서 다 할 것이 아니라 적재적소에 co-work을 통하여 효과적이고 빠르게 실험결과를 얻는 것이 더 유용할 것이라 생각됩니다. 또한 처음부터 새로운 것을 개발해 내려고 하는 것도 좋지만 이미 개발해 낸 것을 잘 응용하여 새롭게 구현하는 것 또한 좋습니다.

 

4. 나는 왜 명과학자가 되었는가?

   내가 개발한 치료제가 질병을 치료하는 약으로 널리 사용되어 많은 사람들이 혜택을 볼 수 있도록 하고자 생명과학자가 되었습니다.

 

5. 다른 하고 싶은 이야기

   이번 연구를 지도해주신 김학성 교수님, 그리고 저와 함께 연구를 진행하신 서효덕 박사님께 감사의 말씀드립니다. 앞으로 더욱 열심히 연구에 매진하여 저의 꿈을 이룰 수 있도록 하겠습니다.


  1. 유이슬 (생체분자공학 연구실, 김학성 교수님)

    <합리적 설계가 가능한 핵단백질 나노 입자와 암세포로의 표적화 및 치료 단백질 전달> 1. 배경지식 지난 수 십년 간 다양한 질병의 진행과 관련한 분자적 기작에 대한 연구 결과가 나오면서 세포 외부에 존재하는 생체 분자뿐만 아...
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  2. 전종철 (진핵세포전사 연구실, 김재훈 교수님)

    <효모 Set1 complex 의 H2B ubiquitylation 의존적 H3K4 methylation 기작> 1. 배경지식 핵산인 DNA와 단백질인 히스톤은 염색체의 기본 구성인자인 nucleosome을 이룹니다. DNA를 기반으로 하는 다양한 생명현상들 예컨데 DNA replication, DN...
    Date2018.10.24 By생명과학과 Views473
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  3. 정화진, 박하람 (시냅스뇌질환 연구실, 김은준 교수)

    <Sexually dimorphic gene expression in Chd8-mutant mice> 1. 배경지식 자폐증은 1% 가량의 인류가 영향을 받는, 굉장히 큰 사회적 비용이 들어가는 정신질환입니다. 사회성 문제와 제한되고 반복적인 행동을 보이는 환자를...
    Date2018.08.21 By생명과학과 Views1932
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  4. 손준영 (생체리듬 연구실, 최준호 교수)

    <배고플 때 잠을 못 자는 이유: 아미노산 세린이 아세틸콜린 신호를 증진시켜 잠을 억제한다> 1. 배경지식 동물들은 성장과 신체의 다양한 대사 작용을 유지하기 위한 에너지와 영양소를 먹이로부터 얻으며, 굶게 되면 수면을 억제 ...
    Date2018.08.16 By생명과학과 Views1585
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  5. 허우성 (생체분자공학 연구실, 김학성 교수)

    1. 배경지식 빛을 이용한 세포의 다양한 신호전달 조절은 물리, 화학적 방법보다 비 침습적이고 빠르기 때문에 세포 기능 연구에 매우 효과적으로 활용될 수 있습니다. 그러나, 지금까지는 주로 자연에 존재하는 광 스위치 단백질에 의존하였기 때...
    Date2018.07.30 By생명과학과 Views1546
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  6. 박은애 (식물학 연구실, 최길주 교수)

    <그림. 파이토크롬의 힘: 숲 속, 키 큰 나무 아래 그늘에 비추는 잠깐의 빛으로도 키 작은 식물은 푸르러진다> 1. 배경지식 파이토크롬B는 빛을 인지하여 식물의 발아, 새싹 발달, 개화 등을 조절하는 광수용체이다. 파이토크롬B가 식물의...
    Date2018.07.26 By생명과학과 Views1569
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  7. 장진호 (신경회로망 연구실, 한진희 교수)

     <그림> 전두엽-편도체 뇌신경회로는 포식자 냄새에 대한 생쥐의 본능적 공포 반응을 조절한다. 1. 배경지식 “공포 반응”은 사람과 동물이 위험한 상황에서 다치는 것을 막아주고 생존할 확률을 높여주는 유익한 생물학적 ...
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  8. 조혜연 & 김무준 (신경회로망 연구실, 한진희 교수)

    <공포 기억 회상 시에 기억과 관련 없는 세포가 단 1%라도 활성화 되면 기억 회상 능력이 떨어진다.> 1. 배경지식 해마의 치사회는 공간에 대한 기억을 저장하는 뇌 영역이다. 치매 환자들이 치상회에 비정상적으로 높은 활동을 보인다. 옵신 ...
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  9. 엄승민 (시냅스뇌질환 연구실, 김은준 교수님)

    <Three chamber test for social interaction> 1. 배경지식 뇌의 신경 세포망에서 시냅스는 없어서는 안 될 핵심 요소이자 신경 세포들 사이에서의 중요한 소통을 담당하고 있습니다. 이러한 시냅스는 수많은 유전자들로 구성 되...
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  10. 최지헌 (신경발생학 연구실, 김진우 교수님)

    <그림. 망막 전구세포에서의 mTORC1 과활성이 세포주기 진행 및 신경세포 발생을 촉진하다.> 1. 배경지식 척추동물의 신경계는 발생과정에서 신경전구세포 (neural progenitor cell)가 분열(proliferation)을 반복하며 점차 신경세포...
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  11. 이용현 (바이오나노의약 연구실, 전상용 교수님)

    <항암제가 로딩된 바이오틴-빌리루빈 나노약물전달시스템의 항암효능 메커니즘> 1. 배경지식 종양미세환경은 암발생 및 발달, 약물 저항성, 면역억제 그리고 암전이에 있어서 중요한 역할을 하고 있음이 많은 연구결과를 통해...
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  12. 정영석 (시스템신경과학 연구실, 정민환 교수님)

    1. 배경지식 해마는 우리 뇌의 대뇌 피질 안쪽, 내측 측두엽에 위치하는 뇌 구조로 새로운 사실을 학습하고 기억하는 데에 중요한 뇌로 알려져 있습니다. 해마가 손상이 되면 새로운 정보를 기억하지 못하게 되는 데, 실제로 치매환자들의 ...
    Date2018.07.04 By생명과학과 Views1203
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  13. 민지연 (분자세포 면역학 연구실, 강석조 교수님)

    <그림. 염증반응에 의한 두 종류의 CD64+ 염증성 수지상 세포의 분화 및 역할> 1. 배경지식 림프절(lymph node)은 항원 등의 외부 침입에 대응하는 면역 반응을 조절하는 매우 중요한 조직입니다\. 이 림프절 내에 존재하는 면역 세포들의 시...
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  14. 손유경(생체분자공학 연구실, 김학성 교수님)

    1. 배경지식 세포 내외의 신호 전달 체계를 조절하는 것은 세포 및 단백질의 기능을 이해하는 기초적인 연구 및 질병 치료제를 개발하는데 있어서 매우 중요한 부분을 차지하고 있습니다. 현재까지는 세포 내로 진입하는 방법에 어려움이 있기 때문...
    Date2018.05.21 By생명과학과 Views1824
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  15. 현광범(진핵세포 전사 연구실, 김재훈 교수님)

    <Rad5의 DNA replication fork reversal 모델> 1. 배경지식 다양한 DNA lesion은 replication fork를 stall할 수 있습니다. 이러한 stalling은 genome의 instability 와 cell death를 일으킬 수 있기 때문에, stalled replica...
    Date2018.05.14 By생명과학과 Views2114
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  16. 김종원(생체분자공학 연구실, 김학성 교수님)

    <표적 특이적 유전자 전달 복합체의 구성 및 유전자 전달> 1. 배경지식 기존의 유전자 전달체는 바이러스성과 비바이러스성 전달체로 구분할 수 있습니다. 바이러스성 전달체는 높은 형질 발현율을 보이는 반면, 면역...
    Date2018.05.14 By생명과학과 Views1710
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  17. 노수민(동물세포공학 실험실, 이균민 교수님)

    <GS/MSX시스템을 이용해서 바이오의약품 생산세포주를 만드는 과정> 1. 배경지식 바이오 의약품 (치료용 단백질, 재조합 단백질)을 생산하고자 할 때, 간단한 모양을 가진 단백질은 미생물이나 효모에서도 생산이 가능하지만 복잡한 형태...
    Date2018.05.09 By생명과학과 Views3467
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  18. 김태윤(생체분자공학 연구실, 김학성 교수님)

    ▷인터뷰 1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요. 현재 사용되고 있는 대부분의 질병 치료제들은 항체에 기반하고 있습니다. 그러나 이러한 항체 기반의 치료들은 제작이 어려우며 제조비용도 매우 높습니다. 그래서 이러한 항체들을 대신할...
    Date2018.05.09 By생명과학과 Views2192
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  19. 김륜희(시냅스뇌질환 연구실, 김은준 교수님)

    1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요. 뇌가 정상적으로 기능하기 위해선 다양한 molecular process를 통해 neuronal synapse가 잘 발달 되어야 합니다. 특히나, presynapse와 postsynapse 사이의 adhesive contact은 매우 중요한 단계이며 이 ...
    Date2018.04.30 By생명과학과 Views2103
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  20. 황순규(시스템 및 합성생물학 연구실, 조병관 교수님)

    그림. 트랜스포존 시퀀싱 기법을 이용한 pyruvate transporter 유전자 기능 규명 1. 배경지식 Pyruvate 은 생명체에서 탄소원으로부터 에너지를 얻는 과정인 Central carbon metabolism 에서 glycolysis ...
    Date2018.04.30 By생명과학과 Views2944
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