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"스티브 잡스가 조그만 기계에 인문학적 소양을 넣어 사람들을 감동시킨 것처럼 저도 제 전문 분야에 다른 지식을 접목하는 '융합'을 거쳤더니 이처럼 좋은 결과를 얻게 됐습니다."
미래창조과학부와 한국연구재단·서울경제신문이 주관하는 이달의 과학기술자상 12월 수상자로 선정된 이승훈 서울대병원 신경과 교수는 "뇌경색과 나노물질을 연결지은 것은 의학과 생명과학·나노공학 간 융합연구의 결과"라며 "단순히 세리아를 이용한 뇌경색 치료제 후보 물질을 개발한 것을 넘어 또 다른 나노입자를 활용할 수 있는 토대를 만들었다는 데 의미가 있다"고 소감을 밝혔다. 이어 "그동안 200여개의 뇌경색 임상실험이 전세계에서 이뤄졌지만 모두 실패했다"며 "이번 개발은 뇌경색 질환을 기존과 다르게 바라봤기 때문에 가능했던 것 같다"고 덧붙였다.
뇌는 혈액을 통해 산소와 포도당을 공급받는다. 하지만 이 혈관이 막혀 혈액이 제대로 공급되지 못하면 뇌세포는 괴사한다. 이렇게 괴사된 부위는 주변 부위에 부정적인 영향을 미치는데 주변 부위를 골격만 유지할 뿐 제 기능을 못하게 하는 '반음영부위'로 만든다. 이 괴사 부위는 활성산소를 내보내 산화 반응을 일으키고 결국 반음영부위에 염증 반응까지 발생시킨다. 뇌경색이 발생하는 것이다.
이 교수는 이 같은 뇌경색에 세리아 나노입자를 활용할 경우 활성산소가 반음영부위에 염증 반응을 일으키는 것을 차단할 수 있음을 밝혀냈다.
그의 연구는 발상의 전환에서 시작됐다. 이 교수는 "같은 연구를 반복적으로 하는 것 같아 벽에 부딪힌 것 같은 막막함을 느끼던 중 이쪽 분야에서는 단순한 지식이 다른 분야에서는 큰 지식이 되지 않을까 생각했다"며 "특히 나노물질을 바이오메디컬로 응용할 수 있을 거라 여겨 지난 2010년 무작정 금속나노 분야의 전문가인 현택환 서울대 화학생물공학부 교수를 찾아가 아이디어를 얻게 됐다"고 말했다. 현 교수는 세리아 나노입자를 이용할 것을 제안했고 이 교수는 3㎚ 크기로 만든 세리아 나노입자를 폴리에틸렌글리콜으로 코팅한 뒤 뇌경색을 가진 실험용 쥐의 뇌혈관에 투여했다. 결과는 성공적이었다. 코팅된 세리아 나노입자를 투여받은 실험용 쥐의 뇌경색 범위는 눈으로 식별할 수 있을 정도로 크게 줄었다. 세리아 나노입자가 활성산소로 인한 산화 반응을 막고 염증 반응까지 차단할 수 있음을 밝혀낸 것이다.
이번 연구 성과의 주요 물질인 세리아는 자동차 연마제 등으로 쓰일 정도로 주변에서 쉽게 접할 수 있는 물질이다. 이 세리아를 나노입자로 만들면 항산화 효과를 갖는다는 것은 이미 알려진 사실이었다. 하지만 이를 생체 뇌경색에 적용한 학자는 그간 전무했다. 뇌경색과 나노기술의 접합을 아무도 생각하지 못했기 때문이다.
이 교수의 연구는 현재 혈전용해제가 전부인 뇌경색 치료 시장에 큰 지각변동을 일으킬 것으로 전망된다. 심뇌혈관 치료제 시장은 전체 의약품 시장의 약 20%를 차지한다. 시장조사 전문업체인 BBC리서치 보고서에 따르면 2009년 심뇌혈관 치료제의 세계시장규모는 1,440억달러로 추산된다. 이번 연구가 치료제 개발로 이어질 경우 보건학적은 물론 경제적으로도 큰 파급효과를 낳을 것으로 전망되는 이유다.
앞으로도 뇌경색과 나노입자를 융합한 연구를 진행할 것이냐는 질문에 이 교수는 "병은 한정하지 않고 있다"며 "다음 연구에서는 마이크로입자나 그보다 더 작은 입자를 사용할 수도 있을 것"이라고 새로운 포부를 밝혔다. 그는 "단순히 어떤 물질을 만들어 생체에 전달하는 수준이 아니라 생체에 투여하면 어느 부위에 병이 있는지도 알려주고 스스로 치료할 수 있는 플랫폼을 만드는 게 궁극적인 목적"이라고 다음 연구에 대한 강한 자신감을 드러냈다.
이 교수의 성과는 지난해 10월 화학 분야 국제학술지 앙케반테 케미(Angewandte Chemie)에 표지논문으로 게재됐다.
