연구팀 소개

이규선 박사 연구팀

연구기관/연구책임자 : 한국생명공학연구원/이규선

안녕하세요. 연구팀 소개를 부탁드립니다.
우리 연구팀은 한국생명공학연구원의 바이오나노연구센터에 소속되어 있는 책임연구원 1명, 선임연구원 1명과 연구기사 1명과 박사 후 연구원 3명으로 구성되어 있습니다. 연구실에서는 노인병과 성인 만성질환의 병인기전 연구를 통해 발굴된 바이오마커를 기반으로 나노기술과 접목하여 진단기술의 개발과 실증, 치료 원천기술 개발 연구에 매진하고 있습니다.

우리 연구팀은 바이오나노 융합연구의 바이오 분야의 기초 원천 기술 개발에 중점을 두고 있으며, 치매, 암 및 대사질환과 난치질환의 조기 진단을 위한 바이오마커 개발, 질병의 발생 원인을 심도 있게 연구함으로써 새로운 치료법 개발에 활용할 수 있는 분자 타겟을 발굴하고 있습니다. 또한 최근 이슈가 되고 있는 코로나 19의 감염병 관리를 위한 다양한 진단기술의 상용화를 위한 아이디어 발굴과 산학연병의 연구 협력 체계 구축을 위한 노력을 하고 있습니다.
H-GUARD에서는 구체적으로 어떤 연구를 하시나요?
코로나19 발생 전에는 초파리 모델을 이용하여 곤충 매개 감염병의 진단기술 유효성 평가를 위한 유사감염체 개발을 목표로 진행하여, 말라리아의 진단 항원을 발현하면서 병원성이 없는 형질전환 초파리를 제작하였습니다. 이를 이용하여 현장형의 병원체 모니터링 기술로서 상용화된 말라리아 진단기기와 H-GUARD 사업단에서 개발되고 있는 말라리아 진단기술의 유효성 평가를 진행해 왔습니다. 코로나19 발생 이후에 연구 목표를 감염병 역학조사 및 백신평가를 위한 면역진단기술 최적화로 변경하여 코로나19 백신 접종 후 형성되는 중화항체의 바이러스 방어능을 측정할 수 있는 중화항체 특이적 면역진단기기의 임상적 유효성 평가 연구를 진행하고 있습니다.
코로나19 백신이 실용화된 현 시점의 [백신평가용 중화항체가 평가 시스템]은 어떤 기술 인가요?
중화항체는 생체의 후천성 면역 반응에 의해 생성되는 항체 중에서 바이러스와 같은 병원체나 감염성 입자가 인체에 침투했을 때 생물학적으로 미치는 영향을 중화하여 감염에 대한 방어력을 제공하는 항체를 가리킵니다.

특히, 이번 코로나19 백신은 바이러스와 인체 수용체간의 결합을 방해할 수 있는 중화항체를 생성하는 기전으로 작용하게 되며 백신의 효능은 중화항체의 형성을 통한 방어력과 중화항체의 지속성 등으로 평가됩니다. 기존의 항체진단기기가 바이러스의 항원을 이용하여 항체의 유무를 측정하는 진단 방식과 달리 중화항체의 중화능을 평가하는 진단기기는 바이러스 단백질과 인체 수용체 간의 결합력을 얼마나 억제할 수 있는지에 대한 정량 및 정성 분석 기술이 필요합니다.

우리 연구팀에서는 H-GUARD 내부의 연구팀과 협업을 통해 코로나 바이러스의 스파이크 단백질의 RBD (receptor binding domain)과 인체 수용체인 ACE2 단백질을 정제하여 이들의 결합 신호를 ELISA 방식으로 측정하는 중화항체 진단기술을 개발하였으며, 현장형 중화항체 진단기기 개발을 위해 혈당기와 같이 혈액 내의 생체신호를 정밀하게 측정할 수 있는 초소형의 진단기에 중화항체가 측정용 바이오센서에 적용하는 연구로 확장하고 있습니다. 또한, 진단기기의 임상적 유의성을 검증하기 위하여 병원 등 임상기관과 협력을 통해 환자의 혈액 및 백신 접종자의 혈액을 확보하여 진단기기 유효성 평가를 수행하고 있습니다.
그럼 연구팀에서 생각하는 해당 기술의 차별화된 경쟁력은 무엇인가요?
기존의 중화항체가 평가에 널리 이용되는 플라크 감소 중화 항체 검사법(Plaque Reduction Neutralization Test, PRNT)는 실제 병원성 바이러스를 사용하기 때문에 BSL3와 같은 고위험 생물안전 시설에서 진행해야 하며, 세포 배양을 통해 결과를 얻기 때문에 3~4일 정도의 시간이 걸리는 단점이 있습니다. 우리 연구팀에서 개발하고 있는 대체 중화항체 검사법 (surrogate Virus Neutralizing Test)은 고순도의 단백질 결합을 이용하기 때문에 BSL3 시설이 필요 없는 장점이 있으며, 현장에서 중화항체능에 대한 결과를 2시간 이내에 확인할 수 있는 기술로서, 상용화를 통해 중화항체가와 지속 여부 등을 판정하여 백신 추가 접종에 대한 근거를 진단검사로 제공할 수 있을 것으로 기대합니다.

또한, 바이러스 스파이크 단백질의 RBD 소재의 교체만으로 변이 바이러스에 대한 기존 백신의 유효성을 중화항체가 측면에서 제공할 수 있는 장점이 있으며, 본 연구를 통해 구성된 임상연계 유효성 평가 시스템은 진단기기의 상용화를 촉진할 수 있는 좋은 네트워크로 활용될 수 있을 것으로 기대됩니다. 실제로 이번에 구성된 협의체를 통해 환자의 혈액뿐만 아니라, 코로나19의 비인두 검체, 타액 검체 등 H-GUARD 내외부 연구팀과 기업 측에 제공하여 시제품의 성능평가를 위해 지원하여 진단기기 상용화를 촉진하는 계기가 되었습니다.

▲ <그림> 백신 유효성 평가를 위한 중화항체 진단기기 유효성 평가 시스템
자세한 설명 감사합니다. 그럼 마지막으로, 앞으로의 포부 한 말씀 부탁드립니다.
이번 코로나19의 팬더믹 장기화에 따라서 감염병 진단기술의 중요성과 필요성이 크게 부각이 되었으며, 진단기기는 K-방역의 중요한 과학기술적 성과로 자리매김하였습니다. 그러나, 확진 판정을 위한 신뢰도가 높은 분자진단기술 이외에도 응급의료 현장과 산업체 등에서 활용이 가능한 면역진단기기, 유전자 가위 등의 새로운 진단기술과 고감도 센서의 필요성이 갈수록 더 크게 주목받고 있습니다. 이러한 새로운 진단기기 개발에 있어서 무엇보다 중요한 것은 신속한 임상적 유효성 검증과 이를 바탕으로 한 상용화를 통해 적재적소에 진단기기가 투입되어야 한다는 것입니다. 이를 위해 우리 연구팀이 속한 감염병의료기기협의체가 구심점이 되어 진단 원천기술의 개발, 다양한 임상 시료에 최적화된 전처리 및 샘플 확보를 통해 진단 목적에 최적화된 새로운 감염병 진단기기의 개발을 위한 연구에 꾸준하게 매진할 것입니다.