바이오나노의약실험실
                 
 
 

1. Novel peptide aptamer-based biologics


(1) Design of novel peptide scaffolds as an antibody alternative


항체는 생물학, 생명과학, 생명공학 그리고 의학에서 광범위하게 사용되고 있는 친화력을 가지고 있는 단백질이지만 제작 비용과 어려움이 들고, 의학적으 이용하는데 있어서도 문제가 제기되고 있으며, 특허와 관련된 제약이 많기 때문에 이를 사용하는 데 한계가 있다. 본 실험실에서는 이러한 문제점을 해결하고자, 새로운 항체 대체 펩타이드 scaffold를 개발하고 있다.

 

(2) Screening and isolation of peptide aptamers and inhibitors


펩타이드는 친화력을 가지는 물질로써 진단 및 치료 그 외 여러 생명과학 분야에서 사용되고 있다. 본 실험실에서는 새로운 항체대체 펩타이드를 이용해서 타겟 단백질에 특이적으로 결합할 수 있는 펩타이드 압타머 및 억제제를 선별하고 이를 활용하고 있다.




 

2. 질병의 조기 진단 및 치료를 위한 분자 영상 프로브(Molecular Imaging Probe) 개발


 



암 진단 및 치료를 위한 자기공명영상 (Magnetic Resonance Imaging) CT(Computed tomography) probe 개발

 

자기공명(MR) 영상은 암을 진단하는데 임상에서 널리 유용하게 사용되고 있는 기법으로 다른 영상 기법에 비해 해상도 및 대조도가 높고, 심부장기 영상과 3차원 정보제공이 실시간으로 가능하다는 장점을 가지고 있으며, Computed tomography(CT) X-ray를 이용한 촬영 기법으로서, 짧은 시간에 인체의 단면 촬영이 가능하며 특히 석회화(calcification), 골 세부(bone detail)를 자세히 파악할 수 있어 손상 (trauma)의 경우에 가장 우수한 검사로 알려져 있다.  MRI의 경우 초상자성체 probe를 이용하여 영상의 예민도를 높이고, 입자의 표면을 생체 적합성 고분자 물질로 처리하여 줌과 동시에 표적물에만 반응하도록 표지해주는 표적 probe 개발이 화두되고 있으며, CT의 경우 , X-ray 흡수가 높으며 리간드를 결합하여 특정 기관을 표적지향 할 수 있는 금 나노물질에 관한 연구가 많이 진행되고 있다.  따라서, 본 실험실에서는 초자성 나노물질과 금 나노물질을 기반으로 하는 다양한 probe 개발을 통해 효과적인 암의 조기 진단 및 치료효과를 비침습적으로 평가하는 것에 주목하고 있다.



3. Smart drug delivery systems for targeted drug or siRNA delivery

 

(1) Smart drug delivery system



일반적으로 약물의 효과를 극대화하고 부작용을 줄이기 위해서는 효율적인 약물전달 시스템 개발이 필수적이다. 최근의 약물전달 시스템의 개발의 추세는 표적지향이 가능한 smart 약물전달 시스템을 개발하는 것으로 연구방향이 지향되고 있으며 본 실험실에서는 압타머를 이용한 표적지향 나노입자를 개발하여 smart drug delivery system를 개발하고 있다.

 

- 나노입자와 압타머를 이용한 효과적인 항암제 표적지향 시스템 개발

- 나노입자와 압타머를 이용한 핵산치료제( siRNA, Micro RNA, Decoy ODN)의 효율적인 표적지향 시스템 개발

 

(2) siRNA delivery


RNAi는 안티센스 RNA (antisense RNA)가 이와 상보적인 mRNA를 인식하고 이들을 잘라 표적 RNA가 이후의 해독과정을 거쳐 단백질로 발현되는 것을 막아 특정 유전자의 발현을 억제하는 작용을 말한다. 더욱이 siRNA는 안티센스 올리고 뉴클레오티드에 비해 4~10배 정도 적은 양으로도 유전자 발현을 저해할 수 있어서 세포 독성이 적고 유전자에 대한 선택적 발현 저해가 뛰어난 것으로 밝혀졌다. 그러나 siRNA 치료제 개발에서 현재 가장 큰 문제는 siRNA를 안정하고 효율적으로 세포내로 전달하는 것이다. 따라서 본 연구에서는 안정적이고 효율적인 siRNA의 전달을 위하여 암세포에 특이적으로 결합할 수 있는 펩타이드를 이용한 siRNA 전달 물질의 개발을 목표로 하고 있다.



4. Nanoparticle Vaccines for various diseases targets



면역시스템을 이용한 치료방법은 인류의 의학 치료법의 개발에 있어서 가장 오래된 치료법 중에 하나이며 현재까지도 다양한 질병의 치료에 이용되고 있는 가장 효과적인 치료법이다. 본 실험실에서는 차세대 면역 치료법을 개발하기 위해서 나노입자를 이용해서 효과적으로 면역 세포의 면역 활성 및 조절을 통해서 효율적인 면역 치료법을 개발하고 있다.

 

(1) 면역활성화 및 저해를 이용한 질병 치료 능력 물질을 생체내에서 추적가능한새로운 나노입자 시스템 개발

(2) 신체 내 면역 이상으로 인하여 발생하는 다양한 질병의 치료 및 예방 이 가능한 새로운 나노입자 시스템 개발

(3) 면역 활성화가 어려운 펩타이드 항원을 활성화 할 수 있는 나노입자 시스템 개발

 

 

 

5. 바이오마커 검출용바이오칩의 개발




최근 proteomics, chemical genetics 및 의약 분야의 발전은 단백질, 세포 및 저분자 물질에 대한 새로운 지식을 제공해 주며, 연구를 위한 다양한 기술 개발을 필요로 하고 있다. 특히, 많은 정보를 빠르고 정확하게 다루기 위한 고집적화 된 바이오 센서 및 바이오칩의 개발은 이러한 연구 발전을 위한 필수 기술로 인식되고 있다. 이러한 바이오칩을 구성하는 중요한 세 가지 요소는 크게 표면 개질, 생체 물질의 고정화, 시그널 증폭이 된다. 본 연구실에서는 고감도 바이오칩 개발을 위해 고분자를 이용한 표면 개질과 생체 물질의 고정화 및 나노비드를 기반으로 하는 시그널 증폭에 초점을 맞추어 연구를 진행하고 있다. 고분자의 경우 PEG가 존재하기 때문에 단백질의 비특이적인 흡착을 막을 수 있는 항바이오파울링 효과를 기대할 수 있고 기능기를 통해 우리가 원하는 항체와 압타머와 같은 생체 물질의 고정화를 유도할 수 있다. 마지막으로 나노비드를 이용한 시그널 증폭 유도를 통해 고감도 바이오칩 개발을 할 수 있다.

 

1) 생체물질 고정화를 위한 다양한 기능기를 가진 항바이오파울링고분자의 개발

2) 고분자를 이용한다양한 표면 위로 항체의 선택적인 고정화 및 비특이적인 흡착의 최소화

3) 질병 조기진단을 위한나노비드를 기반으로 하는 고감도 바이오 센서 개발

4) 압타머 기반 암 마커 진단용 바이오센서 시스템 구축