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세계최초 암 치료용 박테리아 나노로봇 개발
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작성자 작성일 13-12-17 05:55본문
국내 연구진이 고형암의 진단 및 치료가 동시에 가능한 박테리아를 이용한 의료용 나노로봇(박테리오봇)을 개발하고 동물실험을 통해 그 타당성을 입증하여 대표적인 난치성 질환인 암을 치료할 수 있는 능동형 약물전달체 방법론을 제시하고 한국의 높은 의료용 마이크로/나노로봇 기술 경쟁력을 입증하였다. 기존의 수동형 나노약물입자가 아닌 능동형 의료용 나노로봇으로는 세계최초 사례이다.
* 박테리오봇 크기 : 직경 3 μm
과학전문지 ‘Nature’ 자매지 ‘Scientific Reports’ 12월 최신판 발표
박테리오봇 국제원천특허 확보 (등록/출원 : 국외 10건, 국내 23건)
‘박테리오봇’ 용어 상표등록출원 (박종오/박석호, 41-2012-0041720)
미래창조과학부 (장관 최문기)와 한국연구재단의 ‘미래유망융합기술 파이오니어사업’의 지원으로 전남대학교 박종오 교수의 ‘박테리오봇 융합연구단’에서는 과학전문지 ‘Nature’ 자매지인 ‘Scientific Reports’ 온라인 12월 최신판에 ‘박테리아기반 마이크로로봇을 이용한 암 진단·치료법에 관한 새로운 패러다임 (New paradigm for tumor theranostic methodology using bacteria-based microrobot)’라는 제목의 논문을 발표하였다.
연구단은 본 논문에서 암 진단·치료가 동시에 가능한 박테리아를 이용한 나노로봇 (박테리오봇Ⓡ)을 개발하고, 이를 이용하여 고형암(대장암, 유방암)를 효과적으로 진단·치료하는 새로운 패러다임을 제시하였으며, 향후 박테리오봇을 이용한 관련 암 치료제 개발과 의료용 마이크로/나노로봇 개발 등에 관한 원천기술 확보가 가능할 것으로 예측된다.
본 연구는 항암 약물 및 약물 전달체와 같은 기존의 암 진단·치료에 있어 수동적인 방식의 한계를 극복할 수 있는 이동·약물전달이 능동적으로 가능한 의료용 나노로봇에 관한 새로운 방법론을 제시하고, 고형암(대장암, 유방암)을 가진 동물(쥐) 모델을 이용하여 박테리오봇의 암 지향성 및 암조직 내 타겟팅(표적화) 여부를 세계 최초로 밝혀, 향후 암 진단·치료가 동시에 가능한 능동형 약물전달체 개발 및 의료용 나노로봇 개발 분야에 활용할 수 있는 길을 열었다.
그 동안 많은 장점과 의료분야 활용성이 높은 마이크로/나노로봇 개발에 관해 세계 유수의 연구진들의 노력에도 불구하고 이제까지는 단편적인 운동성 연구에 머물렀고, 능동적으로 이동하고 특정질환을 지향하는 의료용 마이크로/나노로봇에 관한 연구 성과는 전무하며, 세계적으로 권위 있는 학술지에 게재된다는 것은 극히 이례적이다.
또한, 본 의료용 마이크로/나노로봇 기술(기능성 박테리아균주 개발, 능동형 약물전달체 개발, 의료용 마이크로로봇 개발 및 제어)은 국내 특허 출원 및 등록, 국제 PCT 출원과 미국, 유럽, 중국, 일본 등에 국제 특허 출원을 마친 상태이다.
박테리오봇의 구조는 크게 두 부분으로 나뉜다. 살아 있는 생물체인 박테리아와 약물이 들어 있는 마이크로구조체(3μm 크기)로 구성되었다. 박테리아는 유전자를 조작하여 독성을 제거하였으며, 편모로 움직여 조직이나 혈액 속을 유영한다. 그 박테리아들은 항암제 등 특정 약물이 들어 있는 마이크로구조체를 밀고 암이 있는 곳을 찾아가도록 설계됐다. 박테리아들은 암에서 분비하는 특정한 물질(예, 혈관형성촉진인자)을 표적 삼아 암을 찾아간다. 마이크로구조체는 박테리오봇이 암에 도착하면 터져 항암제를 암 표면에 뿌리게 된다. 박테리오봇의 이동 속도는 평균 초속 5μm 가량이다. 박테리오봇이 실용화되면 미세한 초기암도 찾아가 항암제를 주입할 수 있게 돼 암 진단과 치료에 획기적인 전기를 마련할 수 있을 것으로 기대된다.
본 연구는 다양한 분야의 전문가들 간의 융합연구의 대표사례가 될 것이며 책임자간의 구체적인 역할분담은 다음과 같다.
- 박종오 교수(전남대 로봇연구소장) : 과제 총괄책임 및 개념도출
- 박석호 교수(전남대 기계공학부) : 박테리오봇 설계 및 제작
- 민정준 교수(전남대 의대 핵의학) : 박테리아 조작 및 의료검증
- 박성준 박사(전남대 로봇연구소) : 박테리오봇 제작 및 평가
- 박승환 박사(전남대 의대 핵의학) : 동물실험 검증
관련 논문이 게재된 ‘Scientific Reports’의 심사 의견(편집자 Lidong Qin, 코넬대 세포 발생생물학과 교수)은 ‘논문의 독창성에 동의한다’, ‘실험이 주의깊게 설계되었고 제시된 데이터는 결론을 뒷받침한다’ 등 이며 고려대학교 융합대학원 이상호 교수는 “본 연구 성과는 세계 최초로 살아있는 생물체와 마이크로구조체를 융합시켜 암 지향성 치료능을 가진 의료용 마이크로로봇 (박테리오봇) 개발에 관한 가능성을 제시하고, 세포배양 및 생체 환경에서 박테리오봇의 운동성 및 암 지향성을 검증한 연구로서, 암을 비롯한 난치성 질환의 진단 및 치료가 동시에 가능한 마이크로·나노로봇 개발에 관한 독창적인 연구결과로 중요한 이정표가 될 것”이라고 평가하였다.
본 연구 총괄책임자인 전남대학교 로봇연구소 박종오 소장은 “본 연구 성과는 세계최초로 기존 암 진단·치료의 한계를 극복할 수 있는 새로운 능동형 약물전달체와 의료용 나노로봇이라는 의미가 있으며, 계속 활발한 의학·공학간 융합연구를 통해 다양한 난치성 질환의 진단·치료가 가능한 의료용 마이크로·나노로봇 개발에 관한 도약의 계기가 될 것”이라고 밝혔다. 김판용기자
* 박테리오봇 크기 : 직경 3 μm
과학전문지 ‘Nature’ 자매지 ‘Scientific Reports’ 12월 최신판 발표
박테리오봇 국제원천특허 확보 (등록/출원 : 국외 10건, 국내 23건)
‘박테리오봇’ 용어 상표등록출원 (박종오/박석호, 41-2012-0041720)
미래창조과학부 (장관 최문기)와 한국연구재단의 ‘미래유망융합기술 파이오니어사업’의 지원으로 전남대학교 박종오 교수의 ‘박테리오봇 융합연구단’에서는 과학전문지 ‘Nature’ 자매지인 ‘Scientific Reports’ 온라인 12월 최신판에 ‘박테리아기반 마이크로로봇을 이용한 암 진단·치료법에 관한 새로운 패러다임 (New paradigm for tumor theranostic methodology using bacteria-based microrobot)’라는 제목의 논문을 발표하였다.
연구단은 본 논문에서 암 진단·치료가 동시에 가능한 박테리아를 이용한 나노로봇 (박테리오봇Ⓡ)을 개발하고, 이를 이용하여 고형암(대장암, 유방암)를 효과적으로 진단·치료하는 새로운 패러다임을 제시하였으며, 향후 박테리오봇을 이용한 관련 암 치료제 개발과 의료용 마이크로/나노로봇 개발 등에 관한 원천기술 확보가 가능할 것으로 예측된다.
본 연구는 항암 약물 및 약물 전달체와 같은 기존의 암 진단·치료에 있어 수동적인 방식의 한계를 극복할 수 있는 이동·약물전달이 능동적으로 가능한 의료용 나노로봇에 관한 새로운 방법론을 제시하고, 고형암(대장암, 유방암)을 가진 동물(쥐) 모델을 이용하여 박테리오봇의 암 지향성 및 암조직 내 타겟팅(표적화) 여부를 세계 최초로 밝혀, 향후 암 진단·치료가 동시에 가능한 능동형 약물전달체 개발 및 의료용 나노로봇 개발 분야에 활용할 수 있는 길을 열었다.
그 동안 많은 장점과 의료분야 활용성이 높은 마이크로/나노로봇 개발에 관해 세계 유수의 연구진들의 노력에도 불구하고 이제까지는 단편적인 운동성 연구에 머물렀고, 능동적으로 이동하고 특정질환을 지향하는 의료용 마이크로/나노로봇에 관한 연구 성과는 전무하며, 세계적으로 권위 있는 학술지에 게재된다는 것은 극히 이례적이다.
또한, 본 의료용 마이크로/나노로봇 기술(기능성 박테리아균주 개발, 능동형 약물전달체 개발, 의료용 마이크로로봇 개발 및 제어)은 국내 특허 출원 및 등록, 국제 PCT 출원과 미국, 유럽, 중국, 일본 등에 국제 특허 출원을 마친 상태이다.
박테리오봇의 구조는 크게 두 부분으로 나뉜다. 살아 있는 생물체인 박테리아와 약물이 들어 있는 마이크로구조체(3μm 크기)로 구성되었다. 박테리아는 유전자를 조작하여 독성을 제거하였으며, 편모로 움직여 조직이나 혈액 속을 유영한다. 그 박테리아들은 항암제 등 특정 약물이 들어 있는 마이크로구조체를 밀고 암이 있는 곳을 찾아가도록 설계됐다. 박테리아들은 암에서 분비하는 특정한 물질(예, 혈관형성촉진인자)을 표적 삼아 암을 찾아간다. 마이크로구조체는 박테리오봇이 암에 도착하면 터져 항암제를 암 표면에 뿌리게 된다. 박테리오봇의 이동 속도는 평균 초속 5μm 가량이다. 박테리오봇이 실용화되면 미세한 초기암도 찾아가 항암제를 주입할 수 있게 돼 암 진단과 치료에 획기적인 전기를 마련할 수 있을 것으로 기대된다.
본 연구는 다양한 분야의 전문가들 간의 융합연구의 대표사례가 될 것이며 책임자간의 구체적인 역할분담은 다음과 같다.
- 박종오 교수(전남대 로봇연구소장) : 과제 총괄책임 및 개념도출
- 박석호 교수(전남대 기계공학부) : 박테리오봇 설계 및 제작
- 민정준 교수(전남대 의대 핵의학) : 박테리아 조작 및 의료검증
- 박성준 박사(전남대 로봇연구소) : 박테리오봇 제작 및 평가
- 박승환 박사(전남대 의대 핵의학) : 동물실험 검증
관련 논문이 게재된 ‘Scientific Reports’의 심사 의견(편집자 Lidong Qin, 코넬대 세포 발생생물학과 교수)은 ‘논문의 독창성에 동의한다’, ‘실험이 주의깊게 설계되었고 제시된 데이터는 결론을 뒷받침한다’ 등 이며 고려대학교 융합대학원 이상호 교수는 “본 연구 성과는 세계 최초로 살아있는 생물체와 마이크로구조체를 융합시켜 암 지향성 치료능을 가진 의료용 마이크로로봇 (박테리오봇) 개발에 관한 가능성을 제시하고, 세포배양 및 생체 환경에서 박테리오봇의 운동성 및 암 지향성을 검증한 연구로서, 암을 비롯한 난치성 질환의 진단 및 치료가 동시에 가능한 마이크로·나노로봇 개발에 관한 독창적인 연구결과로 중요한 이정표가 될 것”이라고 평가하였다.
본 연구 총괄책임자인 전남대학교 로봇연구소 박종오 소장은 “본 연구 성과는 세계최초로 기존 암 진단·치료의 한계를 극복할 수 있는 새로운 능동형 약물전달체와 의료용 나노로봇이라는 의미가 있으며, 계속 활발한 의학·공학간 융합연구를 통해 다양한 난치성 질환의 진단·치료가 가능한 의료용 마이크로·나노로봇 개발에 관한 도약의 계기가 될 것”이라고 밝혔다. 김판용기자
