성균관대학교 생명공학대학 융합생명공학과 소속 ‘첨단 바이오 의약품 전달 연구실(Advanced Biologics Delivery Lab)’이 나노코리아 2024에서 과학기술정보통신부장관상을 받으며 주목받고 있다. ABD Lab은 다학제적 접근과 기존 치료법을 뛰어넘는 혁신적 연구를 통해 의료 및 바이오 분야에 새로운 패러다임을 제시하고 있다. 본 인터뷰에서는 박우람 교수와 박사과정에 재학 중인 박주동 원우를 만나 연구실의 연구 방향, 연구 철학, 그리고 연구자를 꿈꾸는 이들에게 전하고 싶은 메시지를 들어보았다.

| 연구실에 대한 소개 부탁드립니다.

ABD Lab은 성균관대학교 생명공학대학 융합생명공학과를 소속으로 하여 혁신적인 바이오 의약품 전달 기술을 개발하고 있습니다. 의·생명 분야의 도전 과제들을 심층적으로 탐구하며 생명공학, 재료공학, 화학공학, 면역학 등 다양한 학문 분야의 지식을 융합하여 기존 한계를 뛰어넘는 첨단 기술 개발에 매진하고 있습니다. 궁극적으로 우리 연구실은 다학제적 접근을 통해 바이오 의약품의 효과적 전달이라는 중요한 과제에 혁신적인 해결책을 제시하고자 합니다.

| 하나의 연구는 어떤 과정과 방법을 통해 진행되나요?

연구는 난제를 분석하는 것으로 시작합니다. 예를 들어, 약물을 뇌에 효과적으로 전달하는 방법을 연구한다고 해봅시다. 해당 연구를 진행하기 위해서는 혈뇌장벽(Blood-brain-barrier)에 대한 심층적 이해를 바탕으로 약물 전달체를 개발해야 합니다. 따라서, 이러한 분석 단계에서 문제의 본질을 파악한 후, 연구실에서 보유한 기존 기술로 해결 가능성을 검토하고, 필요에 따라 새로운 기술을 융합한 혁신적 접근법을 설계합니다. 다음 단계는 시험관 내 실험(in vitro)부터 시작합니다. 이 과정에서 얻은 데이터를 바탕으로 연구를 확장하여 동물 모델 실험으로 진행하며, 각 단계에서 얻은 결과에 대한 엄격한 분석과 검증 과정을 거칩니다. 이러한 체계적인 접근을 통해 도출된 연구 성과는 최종적으로 학술 논문이나 학회 발표를 통해 과학 커뮤니티와 공유하게 됩니다.

우리 연구실은 이와 같은 방법론적 접근을 통해 바이오 의약품 전달 분야에서 혁신적인 해결책을 지속적으로 개발하고 있으며, 다양한 학문 분야의 지식을 융합하여 기존의 한계를 극복하는 데 중점을 두고 있습니다.

| 연구실에서 이루어진 연구들은 어떻게 활용되나요?

연구실에서 개발하는 다양한 유무기 복합체 기반의 나노 전달체 기술은 실제 의약품의 제제화 기술을 통해 의약품 개발에 직접적으로 활용될 수 있습니다. 이러한 기술은 약물의 표적 전달 효율을 높이고 부작용을 줄이는 데 크게 기여할 수 있으며, 특히 난치성 질환 치료에 새로운 가능성을 제시합니다.

실제로 우리 연구실은 현재 국내 주요 병원 및 제약 기업과의 협업을 통해 실험실의 연구 결과가 상용화 및 임상 현장에 적용될 수 있도록 적극적으로 추진하고 있습니다. 그중에서도 특히 주목할 만한 사례는 최근 개발한 신규 지질 나노 입자 (Lipid Nanoparticle, LNP) 기술이 적용된 간암 표적형 NK세포 기반 면역세포 치료제입니다. NK세포는 차세대 면역 항암 치료제로 큰 주목을 받고 있으나, 유전적 엔지니어링이 어렵다는 근본적인 한계를 가지고 있었습니다. 그러나, 우리 연구실이 개발한 혁신적인 지질 나노 입자 기술은 NK세포를 효과적으로 활성화할 뿐만 아니라, 고효율로 유전자를 전달할 수 있어 이러한 한계를 극복할 수 있는 획기적인 방안을 제시했습니다. 기존 치료법의 한계를 뛰어넘은 해당 기술은 현재 임상 적용 가능성을 높이기 위한 후속 연구가 활발히 진행 중입니다.

우리 연구실의 궁극적인 목표는 이러한 첨단 기술들이 실제 의료 현장에서 활용되어 난치성 질환으로 고통받는 환자들에게 실질적인 혜택을 제공하는 것입니다. 연구실에서 시작된 혁신적인 아이디어가 환자 치료에 실제로 적용되는 날이 하루빨리 오기를 간절히 희망하고 있습니다.

| 연구실만의 자랑거리가 궁금합니다.

크게 두 가지 장점이 있습니다. 첫째, 우리 연구실은 다학제적 협업을 통해 체계적이고 혁신적인 연구 환경을 조성하고 있습니다. 조직적으로 우리 연구실은 방장을 주축으로 하여 새로운 바이오 소재 개발에 주력하는 소재팀과 생체 내 현상을 분자생물학적 도구로 심도 있게 분석하는 세포 팀으로, 체계적으로 구성되어 있습니다. 둘째, 자율적이고 적극적인 연구 환경 속에서 성장할 수 있습니다. 예를 들어, 주기적인 회의를 통해 연구실의 발전 방향을 자치적으로 결정하고 실행하는 점은 이를 잘 보여줍니다. 이러한 환경은 구성원들이 독립적인 연구자로 성장하는 데 필요한 역량을 키울 소중한 기회를 제공합니다.

우수한 성과를 거둔 연구자들에게는 국제 연수 기회를 제공하고 있습니다. 이러한 노력의 결과로 생물학연구정보센터(BRIC)에 연구실의 연구들이 매년 소개되는 영예를 안고 있습니다. 최근 가장 자랑스러운 것은 본 연구실의 박사 졸업생들이 국제적으로 명망 있는 대학의 연구원으로 진출한 것입니다. 이들이 세계적인 연구 환경에서 더욱 성장하여 우수한 연구자로 발전할 것이라 확신하며, 우리 연구실은 앞으로도 뛰어난 인재 양성과 혁신적인 연구 성과 창출을 위해 최선을 다할 것입니다.

| 다학제적 접근을 통해 이루고자 하는 장기적인 연구 목표는 무엇인가요?

환자 맞춤형 치료제를 개발하여 실제 임상 현장에서 환자의 생존율과 삶의 질을 높이는 것이 저희의 장기적인 목표입니다. 우리 연구팀이 개발한 면역 세포 치료제 엔지니어링을 위한 전달체는 COVID-19 백신에서 영감을 얻었듯이, 다양한 연구 분야를 융합하여 기존의 난제를 해결하고자 합니다.

필자는 역사를 공부하는 것을 좋아하는데, 이러한 관점에서 지금까지 개발된 다양한 약물 전달체들의 장단점을 비교하고 분석하는 것이 중요하다고 생각합니다. 이를 통해 과거의 성공과 실패로부터 교훈을 얻어 암 면역치료 분야에 실제로 적용 가능한 임상 중개(clinical translation) 전략을 모색하고 있습니다. 궁극적으로는 실험실에서의 발견이 실제 환자 치료로 이어지는 과정을 가속화하여, 난치성 암으로 고통받는 환자들에게 실질적인 혜택을 제공할 수 있는 혁신적인 치료법을 개발하는 것이 우리의 비전입니다.

| ‘나노코리아 2024 연구혁신부문 과기부장관상’을 수상하셨는데, 이번 수상의 의미와 앞으로의 연구 방향에 대해 말씀해 주세요.

‘나노 입자를 활용한 고효율 면역세포 암 치료 기술’을 주제로 우리 연구팀은 나노코리아 2024에서 과학기술정보통신부장관상을 받았습니다. 이는 우리 연구팀이 개발한 기능성 지질 나노 입자 기반 간암 표적형 자연살해세포(Natural Killer Cell, NK Cell) 면역세포치료제의 학술 가치와 임상적 잠재력을 공식적으로 인정받은 중요한 계기입니다. 이 수상은 단순한 영예를 넘어 저희 연구의 방향성을 더욱 확고히 하는 데 큰 영향을 미칠 것입니다. 앞으로 나노 기술을 활용한 약물 전달 시스템 개발을 더욱 확장할 계획입니다. 또한, 난치성 고형암 치료에 새로운 패러다임을 제시하고자 합니다. 산학 협력과 임상 연구자와의 협업을 강화함으로써 실험실에서 얻은 성과가 실제 환자들에게 혜택을 줄 수 있도록 연구를 발전시켜 나갈 것입니다.

| 연구실에 들어가기 위해 필요한 자격이나 능력이 있나요? 어떤 학생이 연구실에 오면 좋을까요?

성실함과 책임감을 갖춘 학생, 창의적으로 문제를 해결하고 다양한 학문 간의 융합 연구에 열린 사고를 가진 학생이라면 누구나 환영합니다. 현대 과학 연구에서 협업의 중요성은 날로 커지고 있습니다. 단순히 높은 성적을 받는 경쟁형 인재보다는 타인과 효과적으로 협업할 수 있는 협업형 인재를 필요로 합니다.

자연에서 생물 다양성이 생태계의 안정성과 지속가능성에 필수적인 요소인 것처럼, 연구 환경에서도 다양한 능력과 전문 지식을 가진 사람들의 조화로운 협업이 혁신적인 성과를 끌어냅니다. 저희는 서로 다른 과학기술 배경을 가진 사람들과 함께 협력하여 복잡한 문제를 해결해 나갈 수 있는 용기와 열정을 가진 인재를 찾고 있습니다.

특별한 학문적 배경보다는 배움에 대한 열린 자세와 도전 정신, 그리고 협업을 통해 더 큰 가치를 창출할 수 있다는 믿음을 가진 학생이 우리 연구실에서 함께 성장하고 발전할 수 있을 것입니다. 우리 연구실이 단순한 연구 공간을 넘어 구성원 개개인의 꿈을 실현해 나가는 학습의 장이 되었으면 합니다. 연구를 통해 얻은 지식과 경험이 각자의 진로에서 빛을 발하고, 나아가 의료 분야의 혁신을 이끌어 많은 환자들에게 희망을 줄 수 있는 인재로 성장하는 것이 우리 연구실의 궁극적인 비전입니다.

| 연구원을 꿈꾸는 학생들에게 한마디 부탁드립니다.

연구는 도전과 끈기의 과정입니다. 시행착오를 통해 성장하는 것을 두려워하지 말고, 지속적으로 도전하는 자세가 필요합니다. AI가 고도화되는 현시점에서 미래에 많은 직업들이 사라질 것이라 불안해하는 학생들이 많은 것 같습니다. 하지만 연구는 문제를 찾고 해결하는 과정을 반복하는 것으로, 오히려 여러분들이 AI를 도구로 활용하여 인류를 발전시키는 역량을 키울 수 있는 고도의 학습법입니다. 젊은 나이에 연구에 몰두하는 것은 미래에 큰 이익을 가져올 것이라 믿습니다. 연구를 통해 얻는 비판적 사고력, 창의적 문제 해결 능력, 그리고 협업 역량은 어떤 분야에서도 가치 있는 자산이 될 것입니다.

바이오 의약품 전달 분야는 끊임없이 발전하고 있으며, 여러분의 새로운 아이디어와 열정이 이 분야를 더욱 발전시키고 많은 환자에게 희망을 줄 것입니다. 두려움보다는 호기심으로, 경쟁보다는 협력의 정신으로 연구의 길을 걸어가길 바랍니다.

| 학부생에게 조언할 것이 있다면 어떤 것이 있을까요?

학부 시절에는 한 분야에 대해 깊이 공부해 보는 것이 중요합니다. 본인이 재미있고 잘할 수 있는 학문을 만나면 깊게 빠져들어 보세요. 한 분야를 깊게 이해하여 전문가가 되어야 다른 분야의 전문가들과 함께 다학제적 연구가 가능하다는 점을 기억하시기를 바랍니다.

우리 몸은 포도당으로부터 에너지를 얻는 과정에서 초기에 ATP 2개를 소모하지만, 결과적으로는 4개의 ATP를 생성하게 됩니다. 이처럼 젊은 시절 자신에게 학문적으로 투자하는 것만큼 미래에 큰 보상을 가져다줄 일은 없습니다. 이러한 투자를 두려워하지 마세요. 지금의 투자가 여러분에게 더 큰 이익으로 돌아올 것임을 확신합니다.

가장 소중하고 중요하게 이해해야 할 것은 본인 자신입니다. 독서와 조언을 통해 본인이 누구인지 고민하고 결정하는 연습을 많이 하시기 바랍니다. "인생은 Birth와 Death 사이의 Choices이다"라는 말이 있습니다. 물론, 어떤 결정에도 항상 아쉬움이 남기 마련이지만 본인과 충분히 대화하고 내린 결정은 스스로 책임지기도 수월함을 기억하시기를 바랍니다.

본 연구실에서 박사 과정으로 재학 중인 박주동 원우를 만나 바이오 의약품 전달 연구실에서의 생활을 물어봤다.

| 연구원의 입장에서 연구실을 소개해 주세요.

우리 연구실은 생명공학과 재료과학을 융합하여 바이오 의약품 및 유전자 전달의 효율을 증진하는 연구를 수행하고 있습니다. 특히, COVID-19 백신의 핵심 전달체로 사용된 지질 나노 입자를 최적화된 형태로 개량하는 데에 주력하고 있습니다. 이 외에도 다양한 생체재료(Biomaterials)를 활용하여 항암 치료의 효과를 극대화하는 중개연구(Translational Research)를 수행하고 있습니다. 이를 위해 약물 전달체를 직접 설계하고, 세포 실험(in vitro)에서 항암 효과와 작용 기전(Mode of Action)을 확인하고 실제 치료 효능을 평가하는 체계적인 연구 과정을 진행합니다. 이러한 과정을 통해 기초 생명과학부터 전임상 단계까지의 연구를 폭넓게 경험할 수 있습니다.

나아가, 우리 연구실은 생명공학, 재료공학, 화학공학, 면역학 등 다양한 학문적 지식을 융합하여 기존 임상 치료의 한계를 극복할 수 있는 혁신적인 기술을 개발하는 데 집중하고 있습니다. 즉, 다양한 분야의 전문가들과 협업하며 공동 연구를 수행할 수 있으며, 이를 바탕으로 보다 넓은 연구적 시야를 가질 수 있습니다.

| 연구원으로 생활하면서 가장 좋았거나 뿌듯했던 기억에 대해 알려주세요.

저는 학부 및 석사 과정 동안 다른 대학에서 항암 면역 치료에 대한 기초 연구를 진행했습니다. 특히 석사 과정에서는 NK세포를 이용한 항암 치료 연구에 집중했습니다. 그러나 당시, NK세포에 유전자를 도입하는 것은 난제로써 해결하기 어려웠습니다. 실제로, 다양한 기업에서 제공하는 시약을 사용해 보고, 바이러스 감염, 전기천공법 등을 통한 유전자 도입 방법도 시도해 보았지만, 당시 기술로는 유전자 전달 효율이 매우 낮았습니다.

이러한 한계를 극복하고자 박사과정으로서 본 연구실에 진학했습니다. 연구실에서 생체재료의 특성과 지질 나노 입자의 면역세포 전달 메커니즘에 대해 연구했습니다. 연구를 거듭하며, NK세포에 유전자 전달이 가능하도록 설계된 맞춤형 나노 입자를 최근에 개발하는 데 성공했습니다. 석사 과정에서 NK세포의 유전자 도입을 이용해 실험적으로 증명하고 싶었던 다양한 가설들을, 여기 성균관대 ABD Lab에서 직접 설계한 나노 입자를 통해 실현할 수 있었다는 점이 가장 보람찼고, 연구자로서 큰 성취감을 느낄 수 있었습니다.

| 연구자로서 성취하고 싶은 목표가 있다면 답변 부탁드립니다.

세 가지 목표를 궁극적으로 성취하고자 합니다.

1. 항암치료에 영향을 끼칠 수 있는 암세포 내부의 유전자 및 단백질 발견 및 이에 대한 기초연구 진행

2. 생체재료 기반의 혁신적인 약물 전달 기술 개발 (항암 치료 가능성 확장)

3. 기초 연구와 임상 응용 간의 간극 극복

현재 사용되는 항암 면역 치료와 유전자 치료 기술은 많은 가능성을 가지고 있지만, 효율성과 안전성 측면에서 여전히 개선이 필요하다고 생각합니다. 이에 저는 지질 나노 입자와 다양한 생체 재료를 최적화하여 기존의 한계를 극복하고, 실질적인 치료 효과를 극대화할 수 있는 새로운 플랫폼을 구축하고자 합니다.

나아가, 현재의 연구가 단순한 실험실 수준에서 머무르지 않고 실제 환자들에게 적용될 수 있도록 중개 연구를 강화하고, 산업 및 의료계와 협력하여 연구 성과를 현실적인 치료제로 발전시키는 데 기여하고 싶습니다. 이처럼, 저의 연구가 실제로 환자의 삶을 개선하는 데 기여할 수 있도록 지속적으로 노력하겠습니다.

| 연구자의 길을 고민하거나 꿈꾸는 학부생이나 후배들에게 해주고 싶은 조언은 무엇인가요?

‘연구’란 단순히 새로운 지식을 탐구하는 것을 넘어, 문제를 해결하고 인류에 기여할 수 있는 과정이라 생각합니다. 연구는 예상치 못한 난관과 실패를 동반하지만, 그 과정에서 배울 수 있는 것이 많습니다. 실패를 두려워하지 않고 끊임없이 도전하는 자세가 중요하며, 스스로 연구에 대한 흥미와 동기를 찾는 것이 무엇보다 중요합니다. 다양한 분야의 연구자들과 협력하고, 열린 자세로 새로운 지식을 받아들이는 것이 연구자로서 성장하는 데 큰 도움이 됩니다.

연구는 긴 여정이지만, 끊임없이 배우고 내 자신이 성장할 수 있는 의미 있는 길입니다. 도전하고 싶은 연구 주제가 있다면 주저하지 말고, 담대하게 탐구해 보길 바랍니다. 여러분의 작은 발견이 미래에 큰 변화를 이끌 수 있는 나비효과가 될 수 있다는 점을 기억하며, 연구자로서의 꿈을 향해 나아가길 응원하겠습니다.