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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. 이승준_(분자신경생물학 연구소, 김은준 교수님 )

    1. 배경지식 자폐증(자폐 스펙트럼 장애, Autism spectrum disorders)은 뇌 발달장애의 한 종류로서, 세계 인구의 약 2%가 앓고 있습니다. 사회성 및 인지능력 저하가 주요 증상으로 꼽히지만 정확한 메커니즘은 알려지지 않았습니다. 이전에 저희 연구실에서...
    Date2021.09.01 By생명과학과 Views94553
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  2. 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 형태의 단백질 의약품은 ...
    Date2018.05.09 By생명과학과 Views13690
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  3. 이한솔 (구조생명과학 연구실, 오병하 교수)

    ▷인터뷰 1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요. 현미경을 통해서만 볼 수 있는 조그마한 우리의 세포 속에는 2m가 넘는 기다란 DNA가 들어있습니다. 이 DNA들이 헝클어지지 않고 정상적으로 기능하도록 단단하게 응축(condensation) 시켜주는 단백질이 존재하...
    Date2017.08.21 By생명과학과 Views10363
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  4. 권도형 (분자세포면역학 연구실, 강석조 교수)

    ▷인터뷰 1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요. 미토콘드리아는 에너지 생산뿐만 아니라, 칼슘의 저장소, Apoptosis, lipid 합성등 다양한 기능을 수행하는 세포소기관으로, 에너지 상태 외에도 다양한 ion의 흐름, 외부 신호, 미토콘드리아의 역동성(dynamic...
    Date2017.09.20 By생명과학과 Views9445
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  5. 유다영(동물세포공학 연구실, 이균민 교수님)

    ▷인터뷰 1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요. 현재 mammalian 세포에서 생산되는 단백질 의약품의 70%는 Chinese hamster ovary (CHO) 세포를 이용합니다. Glutamine synthetase (GS) / Methionine sulfoximine (MSX) 시스템은 CHO 세포에서 단백질 생산을 ...
    Date2018.01.29 By생명과학과 Views8530
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  6. 정선혜(세포분열분화발생 실험실, 임대식 교수님)

    ▷인터뷰 1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요. Non-Alcoholic Fatty Liver Disease (NAFLD, 비알콜성지방간)/ Non-Alcoholic Steatohepatitis (NASH, 비알콜성지방간염)은 이름 그대로 알코올섭취와 상관없이 생기는 지방간 또는 지방간염으로서, 비만인구 ...
    Date2018.03.05 By생명과학과 Views8113
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  7. 조유리(분자세포면역학 연구실, 강석조 교수님)

    ▷인터뷰 1. 논문 내용과 의미를 설명해주세요. 2011년 Ralph Steinman이 Dendritic cell의 발견을 한 공로로 노벨 생리의학상을 수상하였습니다. 그 만큼 Dendritic cell은 우리 면역 시스템에 굉장히 중요한 면역 세포입니다. Innate 와 adaptive immune sys...
    Date2018.01.03 By생명과학과 Views7244
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  8. 곽미정 (구조생명과학 연구실, 오병하 교수)

    ▷인터뷰 1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요. 본 논문은 폐렴을 일으키는 레지오넬라 뉴모필라 균의 독성단백질 분비 기작에서 중요한 역할을 하는 Type IV coupling protein complex(T4CP)의 전체 모델 구조를 규명한 논문입니다 (아래그림). 레지오넬라균...
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  9. 천영서(크로마틴 생물학 연구실, 이대엽 교수님)

    ▷인터뷰 1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요. Centromere의 특징 중 하나는 전형적인 histone H3 nucleosome 대신 centromere-specific histone H3 variant인 CENP-A nucleosome이 존재한다는 점입니다. 이러한 CENP-A nucleosome은 세포의 유사 분열 시기...
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  10. 신정환(시스템신경과학 연구실, 정민환 교수님)

      ▷인터뷰 1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요. 기저핵은 신경계에서 대표적으로 강화학습과 수의적인 운동에 중요한 부위로 알려져 있습니다. 강화학습이란 예측한 기대치 (Expected value)와 실제 결과 (Outcome)의 차이 (Reward prediction err...
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  11. 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 단백질 기반의 치...
    Date2018.05.09 By생명과학과 Views5886
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  12. 장원열 (세포종양발생학 연구실, 임대식 교수)

    ▷인터뷰 1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요. 발생과정 중에 있는 조직에는 화학적 자극뿐만 아니라 휘어지고 뒤틀리고 혹은 서로 다른 경도의 세포기질에 둘러싸이는 등의 물리적 자극 또한 주어집니다. 그리고 이러한 물리적 자극이 실제로 세포 분열조절...
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  13. 경현호, 최윤주(생체분자공학 실험실, 김학성 교수)

    ▷인터뷰 1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요. 생명은 면역 체계라는 복잡한 방어 수단을 통해 자신을 보호합니다. 면역 체계의 핵심에는 ‘자신’과 ‘자신이 아닌 것’을 분자 단위에서 구분하는 대응 기제가 있습니다. 대조직적합성복합체(MHC; Major Histoco...
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  14. 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 Views5848
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  15. 윤정민(에피제네틱스 구조생물학 실험실, 송지준 교수님)

    ▷인터뷰 1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요. 우리 몸에 중요한 유전정보를 담고 있는 DNA는 Histone octamer에 146 base pair가 감겨 있는 nucleosome이라는 기본단위로 이루어진 chromatin 형태로 보관이 되어집니다. DNA 복제 과정에서는 DNA가 복제가 ...
    Date2017.10.20 By생명과학과 Views5838
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  16. 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 와 TCA cycle 의 중간 단계 물질로, 다양한 세포 내 대...
    Date2018.04.30 By생명과학과 Views5650
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  17. 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 Views5558
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  18. 이준우(크로마틴생물학 실험실, 이대엽 교수)

    ▷인터뷰 1. 논문 내용과 의미를 설명해 주세요. 본 논문은 제가 Nature Communications 에 개제하였던 연구 내용을 긍정적으로 평가한 <Transcription> 이라는 잡지사에서 제 논문에 관한 review 논문을 작성해 달라는 부탁을 보내와서, 제가 발표했던 연구 ...
    Date2017.09.25 By생명과학과 Views5286
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  19. 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 replication forks를 reactivation하는 ...
    Date2018.05.14 By생명과학과 Views5231
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  20. 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 Views4976
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