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전상용 교수, 펩타이드-항체 하이브리드 항암제 기반기술 개발
〈 전상용 교수, 유병준 박사과정 〉
우리 대학 생명과학과 전상용 교수와 서울대학교 의과대학 정준호 교수 공동 연구팀이 암 치료를 위한 새로운 펩타이드-항체 복합체(하이브리드) 기술을 개발했다.
연구팀은 두 가지 암 표적에 결합하는 펩타이드를 니코틴의 대사체인 코티닌에 항체와 복합체 형태로 형성함으로써 항암 펩타이드의 약효 지속기간을 늘리는 동시에 암 조직 침투 효능을 높여 효과적으로 암 치료가 가능함을 증명했다.
유병준 박사과정이 1 저자로 참여한 이번 연구는 화학 분야 국제 학술지 ‘앙게반테 케미(Angewandte chemi)’ 1월 26일자 온라인판에 게재됐다 (논문명 : A Hybrid Platform Based on a Bispecific Peptide–Antibody Complex for Targeted Cancer Therapy).
펩타이드 의약품은 상대적으로 크기가 작아 신장을 통해 빠르게 제거돼 혈중 반감기가 짧다. 이로 인해 약효가 반감되거나 약을 자주 투여해야 하는 한계가 있다. 항체 의약품은 혈중 반감기는 길지만 크기가 커 암 조직의 깊은 곳까지 전달되지 않아서 약효가 충분히 발휘하지 못한다.
연구팀은 문제 해결을 위해 새로운 형태의 펩타이드-항체 복합체를 개발했다. 암 조직에 특이적으로 발현되는 표적에 결합하는 펩타이드와 혈관 형성 물질을 억제하는 펩타이드, 그리고 코티닌의 결합체를 합성했다. 이를 항 코티닌 항체와 함께 섞어 두 가지 표적에 특이적인 펩타이드-항원 복합체를 만들었다.
이 결합체는 펩타이드의 암 조직 특이적 결합 및 혈관 형성 물질을 저해하는 특성을 보존하면서도 펩타이드 형태 대비 약 20배 증가한 혈중 반감기를 보였다.
연구팀은 쥐를 이용한 암 동물모델에 투여했을 때 암 조직에 특이적으로 축적되고 표적 부위에서 펩타이드가 항체에서 분리돼 나와 암 조직의 깊은 곳까지 분포하는 것을 확인했다. 이러한 특징을 통해 효과적으로 암의 성장을 억제할 수 있음을 증명했다.
전상용 교수는 “암 치료를 위한 새로운 형태의 펩타이드-항원 복합체 플랫폼을 개발했다”라며 “기존 펩타이드와 항체 의약품이 가지는 한계를 극복할 수 있는 하나의 새로운 플랫폼으로서 향후 다양한 펩타이드 의약품에 적용해 효과적인 암 치료제를 개발하는데 기여할 수 있을 것으로 기대한다”라고 말했다.
이번 연구는 한국연구재단의 리더연구사업 및 글로벌박사펠로우십의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 두 가지 표적에 특이적인 펩타이드-항체 복합체의 모식도
2019.02.18
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정하웅 물리학과 교수, ‘이달의 과학기술자상’ 수상
- 복잡계 네트워크 과학 분야 개척 및 응용 연구에 기여한 공로 -
교육과학기술부(장관 안병만)와 한국연구재단(이사장 박찬모)은 복잡계 네트워크 과학이라는 분야를 개척하고 활발한 학제간 융합연구를 통해 다양한 학문분야에서 독창적인 연구결과를선보인 정하웅 물리학과 교수(鄭夏雄, 43세)를 ‘이달의 과학기술자상’ 5월 수상자로 선정했다.
정 교수는 통계물리학을 이용하여 최근 집중적인 관심을 끌고 있는 “복잡계(Complex Systems)"라는 대상을 ‘네트워크’라는 개념을 이용하여 이해하는 새로운 시도를 통해 여러 학문 분야를 아우르는 융·복합연구를 성공적으로 이끌며 복잡계 네트워크 과학의 국제적 전문가로 평가받고 있다.
정 교수는 2003년부터 교육과학기술부와 한국연구재단의 선도기초과학연구실(ABRL), 중견연구자지원사업(도약연구) 등의 지원을 받아 『복잡계 네트워크의 구조와 동역학』에 관한 연구를 꾸준히 수행하였으며, 2008년부터는 복잡계 네트워크 과학을 활용한 미래 인터넷 모델링 연구를 수행하고 있다.
특히, 정 교수는 2008년 ‘도로교통망에서 개별 운전자들의 합리적인 행동이 교통체증이라는 사회적인 비용을 발생시킨다’는 사실을 네트워크 이론을 통해 계산하고, ‘무계획적인 도로확장이나 도로건설이 교통흐름에 오히려 해가 될 수도 있음’을 정량적으로 증명해 물리학을 비롯한 다양한 분야의 주목을 받았다.
본 연구결과는 연구 주제와 방법의 창의성과 다양한 응용가능성 때문에 물리학 분야 최고 권위지인 ‘피지컬 리뷰 레터스(Physical Review Letters)에 발표되었을 뿐만 아니라 경제학 분야 최고 잡지인 ’이코노미스트(The Economist)‘에서도 주목할 만한 과학기술분야 논문으로 선정되는 등 다양한 국내외 언론의 주목을 받으며 커다란 관심을 끌었다.
또한, 시스템 생물학 분야의 세포 내 신진대사망의 강건성(robustness)이라는 현상을 가상세포 시뮬레이션을 이용하여 이론적으로 예측하였으며, 그 결과를 실험팀과의 공동 연구를 통해 증명하여 2007년 미국국립과학원회보(PNAS)에 게재하였다.
이 연구는 네트워크 과학의 연구기법을 이용하여 세계에서 처음으로 필수대사물질의 체계적인 발굴을 통해 생명활동의 강건성 문제를 탐구하고, 나아가 신약 개발의 가능성을 열었다는 점에서 높이 평가받고 있다.
정 교수는 복잡계 및 통계물리 연구 분야에서 네이쳐 5편, 미국국립과학원회보(PNAS) 4편, 피지컬 리뷰 레터스(Physical Review Letters) 7편의 우수논문을 비롯한 총 피인용 횟수가 8,000번이 넘는 80여편의 논문을 발표하였으며, 생물학, 사회학, 화학공학 등 다양한 분야의 국제학회에서 기조/초청강연을 하는 등 복잡계 네트워크 과학 분야의 국제적인 전문가로 인정받고 있다.
또한 “KAIST 우수강의대상”을 수상하는 등 교육에서도 남다른 재능을 보이며 과학기술 엠배서더 활동 등 활발한 대중강연을 통해 물리학의 저변확대에도 힘쓰고 있다.
정 교수는 “이번 수상은 본인과 함께 열심히 연구해 준 복잡계 및 통계물리 연구실 대학원생들의 몫이며, 앞으로도 다양한 학제간 융복합 연구를 통해 더욱 창의적이고 탁월한 연구성과를 이루어 국가 기초과학 발전에 이바지하겠다.”라고 수상 소감을 밝혔다.
2010.05.06
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수리과학과 최건호교수 연구팀, 새로운 파생금융상품이론 발표
수리과학과 최건호 교수가 파이낸셜 뉴스 주최로 지난 26일 조선호텔에서 열린 ‘제7회 서울 국제 파생상품 컨퍼런스’에 초청을 받아 그동안 연구실에서 이룬 연구결과를 발표했다. 그 내용은 파생상품에 의하여 초래된 금융 위기를 극복하고 파생상품 산업의 재도약에 기여할 수 있는 ’부도(default)시 보장 파생상품의 가격 공식’과 ‘새로운 주가 모델에 의한 옵션 가격 공식’에 관한 것이다.
영화에 나오는 ‘쥬라기 공원’은 위험에 대비해 잘 설계된 컴퓨터 프로그램에 의해 제어됐다. 하지만 애초에 작지만 알려지지 않은 변수들이 있고 미래를 예측하기에 충분한 정보를 얻을 수 없어서 실패가 예견된 것이었다. 금융시장은 전 세계 시장의 통합, 대규모 트레이딩, 파생상품 도입으로 인한 높은 복잡성, 순간적인 계약 체결, 전 지구적인 24시간 트레이딩 등의 면모를 볼 때 완전제어가 불가능한 ‘쥬라기 공원’과 비슷하다고 볼 수 있다.
이 같은 측면에서 모든 가능성을 고려해 어떠한 위기도 막아내려 노력하지만 시장은 작은 변수에 좌우되므로 완벽히 예측하기란 불가능하다. 시스템의 예측 가능성을 높이고 안정화하는 방법은 파생상품 거래를 어느 정도 규제해 복잡도(complexity)를 낮추고 시장의 투명성, 시장참여자들의 도덕성을 제고하는 것이 최선이다. 특히 수학적 아이디어를 금융상품으로 연결시킨 경우 적용 이전에 테스트부터 실시해 위험을 줄여야 한다.
이번에 발표된 금융이론은 크기가 큰 포트폴리오에서 부도 시점을 빠르게 계산하는 ‘바스켓 디폴트 스왑 계산법’, 각 회사가 부도날 경우 나머지 시장에 있는 회사들의 부도 확률도 산술적으로 같이 상승하는 부도 도미노 효과를 다룬 ‘감염 모형(Contagion Model) 이론‘ 등이다. (공동연구자: 수리과학과 장현진) 감염 모형은 50개의 기업이 2%씩 부도날 확률이 있을 경우 두 회사가 부도났을 경우 남은 48개의 회사는 부도 확률이 6%로 상승한다는 식이다.
또한, ‘GARCH Intensity 모형(공동연구자: 수리과학과 이경섭)’은 실제 주식시장 거래와 같이 일정한 기본가격 차이만큼 오르거나 내리는 등 좀 더 현실적인 주가 움직임을 가정한 것으로, 표준적인 이론인 블랙-숄즈 모형보다 정확한 콜옵션 가격을 구할 수 있다.
이 연구는 KAIST 고위험 고수익 사업(High Risk High Return Project, HRHR)의 지원을 받아 수행했다.
2009.08.28
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