KAIST 생명과학과동창회
  • News & Events
  • 생명과학의 역사를 쓰는 사람들 Research Highlights

생명과학의 역사를 쓰는 사람들 Research Highlights

Extra Form
인터뷰 이용현
논문 Yonghyun Lee, Soyoung Lee, and Sangyong Jon. (2018) Biotinylated Bilirubin Nanoparticles as a Tumor Microenvironment-Responsive Drug Delivery System for Targeted Cancer Therapy. Advanced Science, 5(6): 1-8
한줄요약 바이오틴 리셉터가 과발현된 암에서 표적지향, 암조직미세환경 활성산소 반응성 바이오틴-빌리루빈 나노약물전달시스템이 독성없이 우수한 항암효능을 나타내었다.
figure 1.png



<항암제가 로딩된 바이오틴-빌리루빈 나노약물전달시스템의 항암효능 메커니즘>



1. 배경지식

   종양미세환경은 암발생 발달, 약물 저항성, 면역억제 그리고 암전이에 있어서 중요한 역할을 하고 있음이 많은 연구결과를 통해서 밝혀지고 있습니다.. 그러한 종양 미세환경은 정상조직과 구별되는 독특한 특성들을 가지고 있는데, 미세산성환경, 높은수준의 산화적스트레스, 종양미세환경에서 과발현된 효소들이 그러한 특성들입니다. 이러한 종양 미세환경의 특징들을 특이적으로 표적하여 약물을 효과적으로 방출하여, 약물을 보다 암조직 깊숙히 전달시킬 있는 다양한 약물전달시스템이 개발이 되고 있는데, 최근 활성산소민감성 약물전달시스템이 각광을 받고 있습니다. 그러나, 거의 모든 활성산소민감성 약물전달시스템은 인위적으로 합성된 인공소재기반이며 느린 활성산소 반응속도를 보여주고 있습니다. 그러므로, 빠른 활성산소 반응속도를 보여주는 생체적합성 생분해성 약물전달체의 개발이 필요했습니다. 나아가, 그러한 약물전달체가 상기한 빠른 활성산소 반응속도와 더불어, 자체적인 항암효능을 갖는다면 치료효능을 극대화할 있을것으로 기대했습니다.


이를 위해 저희가 주목한 나노소재의 주재료가 빌리루빈이라는 황달의 주요 원인물질입니다. 저는 선행연구로 빌리루빈나노입자의 다양한 특징 (항염증, 항암, -활성산소 민감성) 규명하였습니다. (Angewantde chemie. 2016 Jun 20;55(26):7460-3., Angewandte chemie. 2016 Aug 26;55(36):10676-80.) 그리고 기존의 논문에서 항암치료를 위해서 빛민감성특징을 활용하여 향상된 항암효능을 보여주었습니다. 그러나, 제한된 레이져 투과도때문에, 그러한 빛민감성특징을 활용하는 것은 신체 내부에 존재하는 대부분의 암을 치료하기 위한 좋은 선택이 아니며, 나노입자크기에 기인한 투과 체류증진 (EPR: Enhanced Permeability and Retention Effects) 효과* 의한 수동표적지향성만으로는 암조직표적지향성에 있어서 한계점을 갖습니다.


* 투과 체류증진(EPR: Enhanced Permeability and Retention Effects) 효과 :  나노사이즈를 갖는 나노입자가 암조직의 비정상적인 모세혈관을 선택적으로 투과하며, 동시에 퇴화된 림프관으로의 효과적인 배설이 이루어지지 못하여 암조직에 축적되는 현상.


2. 질문

   논문에서는 그러한 항암치료를 위한 종양미세환경 약물전달시스템개발에서 나타나는 한계점과 기존의 빌리루빈나노입자의 한계점을 극복하기 위한, 신개념 암치료용 종양미세환경 활성산소 반응성, 암조직 표적지향형 빌리루빈 기반 약물전달시스템을 개발하였습니다. 향상된 능동암표적지향성을 위하여 바이오틴을 양친매성물질인PEG-Bilirubin으로 구성된  빌리루빈나노입자의 표면에 축합을 하였습니다. (바이오틴-빌리루빈 나노입자) 그리고 바이오틴트랜스포터가 과발현되고 종양미세환경에서 높은 수준의 활성산소가 존재하는 암모델을 활용을 하여, 항암제가 로딩된 바이오틴-빌리루빈 나노입자가 1) 향상된 표적지향능을 보여주는지, 2) 빠른 활성산소에 반응하여 약물을 효과적으로 암조직깊숙히 방출및 전달시킬수 있는지, 그리고 3) 이러한 특성들로 인하여 향상된 항암효능을 보여주는지가 중요한 질문들이였습니다.


3. 발견

   수행되어진 다양한 In vitro 그리고 In vivo실험들에서, 항암제가 로딩된 바이오틴-빌리루빈 나노입자가 바이오틴트랜스포터가 과발현된 암조직 특이적으로 향상된 표적지향능을 보여주었습니다. 나아가, 바이오틴-빌리루빈 나노입자는 굉장히 빠른 활성산소 반응성을 가졌습니다. 중요하게도, 이러한 특성들에 기인하여, 항암제가 로딩된 바이오틴-빌리루빈 나노입자는 보다 뛰어난 항암효능을 보여주었습니다. 흥미롭게도, 항암제가 로딩되지 않은 바이오틴-빌리루빈 나노전달체 자체도 항암효능을 나타냈는데, 약물전달체의 항암효능또한 약물전달시스템의 항암효능에 기여하는 것으로 나타났습니다.


4. 후속

   앞으로 이러한 빌리루빈나노입자의 다양하고 흥미로운 특징들을 활용하여 보다 흥미롭고 발전된 약물전달시스템이 개발될것으로 기대하고 있습니다.


5. 소감

   이런자리에 제연구를 소개하게 되어 영광입니다.


6. 기타  

   이 연구를 수행하고, 논문을 작성하는데 있어서 물심양면으로 지도해주신 전상용 교수님께 감사의 말씀을 전하고 싶습니다.




  1. 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 시공간적 조절은 방...
    Date2018.07.04 By생명과학과 Views4452
    Read More
  2. 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 해마가 정상인에 비...
    Date2018.07.04 By생명과학과 Views3209
    Read More
  3. 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 통해서 밝혀지고 있습니다.. 그러한 ...
    Date2018.07.04 By생명과학과 Views5844
    Read More
  4. 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 신경세포와 교세포로 분화(differe...
    Date2018.07.10 By생명과학과 Views3469
    Read More
  5. 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 되어 있으며, 최근 다양한 정신...
    Date2018.07.16 By생명과학과 Views3763
    Read More
  6. 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 단백질을 신...
    Date2018.07.17 By생명과학과 Views3040
    Read More
  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 형질입니다. 예를 들어, 모퉁이를 ...
    Date2018.07.26 By생명과학과 Views4004
    Read More
  8. 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 광형태형성을 촉진...
    Date2018.07.26 By생명과학과 Views4503
    Read More
  9. 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 때문에 많은 ...
    Date2018.07.30 By생명과학과 Views3781
    Read More
  10. 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 시키면서까지 먹이를 찾는...
    Date2018.08.16 By생명과학과 Views4476
    Read More
  11. 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 자폐증으로 진단합니다. 세계적...
    Date2018.08.21 By생명과학과 Views5556
    Read More
  12. 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, DNA repair, DNA ...
    Date2018.10.24 By생명과학과 Views3319
    Read More
  13. 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 아니라, 세포 내부의 다양한 ...
    Date2018.11.12 By생명과학과 Views4612
    Read More
  14. 신안나 (행동유전학 연구실, 김대수 교수님)

    <졸음 행동 모델 제작과정과 T타입 칼슘채널 결핍 마우스 모델의 졸음행동 차이분석> 1. 배경지식 일반적 수면 행동에 비해 졸음행동은 관련 연구가 면밀히 진행되지 않았다. 높은 칼로리의 식품 섭취는 수면을 유도하고, 마우스 모델을 사육되는 상자가 아닌...
    Date2018.12.19 By생명과학과 Views4053
    Read More
  15. 유병준 (바이오나노의약 연구실, 전상용 교수님)

    < 펩타이드-항체 복합체 구성 및 항암 작용기작 > 1. 배경지식 펩타이드의약품이란, 약 40여개 이하의 아미노산으로 이루어진 물질로 주로 화학적인 합성을 통해서 생산하는 의약품을 말합니다. 펩타이드의약품은 질병 관련 표적에 특이적 결합으로 인해 임상...
    Date2019.01.09 By생명과학과 Views4938
    Read More
  16. 정현진 (바이오이미징 및 광유전학 실험실, 허원도 교수님)

    <광활성 Flp을 개발, 마우스 머리에 LED를 비추어 유전자 발현을 조절함> 1. 배경지식 유전자 기능 연구를 수행하는데 있어 가장 일반적인 방법인 유전자 변형 실험모델을 만드는 것은 많은 시간, 비용, 노력 등이 소요됩니다. 연구를 수행하는데 있어 필요한...
    Date2019.01.24 By생명과학과 Views3585
    Read More
  17. 인선아 (진핵세포전사 연구실, 김재훈 교수님)

     <RNF20/40에 의한 열충격유전자 발현 조절 메커니즘> 1. 배경지식 진핵생물에서 DNA는 히스톤 단백질과 함께 ‘뉴클레오좀’이라는 단위로 존재합니다. 히스톤에는 Methylation, Acetylation, Phosphorylation, Ubiquitylation 등의 다양한 번역 후 수정(Post-...
    Date2019.02.07 By생명과학과 Views2727
    Read More
  18. 김지훈 (바이오이미징 & 광유전학 연구실, 허원도 교수님)

    <형광단백질을 이용한 실시간 small GTPase 단백질 센서의 개발과 생명연구의 적용 > (a) Schematic of ddFP-based small GTPase sensor. (b) (top) Schematic depiction of KRas (G-KRas) sensor construct. (bottom) Fluorescence images showing Ras activ...
    Date2019.02.07 By생명과학과 Views4095
    Read More
  19. 이윤정 (에피제네틱스 구조생물학 연구실, 송지준 교수님)

     <그림. MRG15 binding to ASH1L releases the autoinhibitory loop, and activates ASH1L histone methyltransferase activity> 1. 배경지식 DNA는 히스톤 H2A, H2B, H3, H4가 각각 한 쌍씩 8개로 결합해 이루어진 octamer에 감겨, 크로마틴의 가장 기본 단...
    Date2019.03.28 By생명과학과 Views3254
    Read More
  20. 박진아 (대사신호전달 연구실, 김세윤 교수님)

    <흥분성 신경세포 특이적 IPMK 녹아웃에 의한 공포기억 소거증진 효과> 1. 배경지식 포유류에게 있어 다가오는 위협에 대응하여, 관련된 사건을 기억하고 적절한 반응을 하는 것은 생존에 매우 중요합니다. 또한 필요 이상으로 과도한 공포를 느껴 수행능력이...
    Date2019.03.28 By생명과학과 Views4127
    Read More
Board Pagination Prev 1 2 3 4 5 6 Next
/ 6