▲ 건국대학교 생명공학과 나노생명합성연구실 전봉현 교수

건국대학교 생명공학과의 전봉현 교수는 시스템 생명공학을 전공하고 있는 촉망받는 연구자 중 하나다. 시스템 생명공학이란 생명 시스템적 사고 및 생명 공학적 연구기법을 활용해 생명현상의 난제인 구조기반 신약개발 및 에너지 환경 문제를 분자수준에서 시스템 전체 수준까지 탐구할 수 있는 학문으로, 시스템 운영체계에 관한 이해를 통해 생명현상을 효율적으로 제어하는 것을 목표로 하고 있다.

진단의학의 선두그룹 건국대 생명공학과 나노생명 합성 실험실
나노입자 기술을 기반으로 하여, 바이오 분리기술, 영상 조영제, 세포추적 및 생체분자 검출, 약물전달 등 다양한 생명 임상 의료 분야로의 활용에 대한 연구가 되고 있다. 전봉현 교수가 이끄는 나노생명 합성 실험실에서는 성능이 탁월하며, 다기능성 광학 나노입자들을 새로이 개발하고, 유기합성 배경지식을 기반으로 하여 새로운 링커를 합성하고 있다. 이를 바탕으로 분자진단, 바이오 이미징 및 약물전달 시스템 등에 활용하는 연구를 수행하고 있다.

양자점 양산기술 개발, 생명현상의 원리 푸는 열쇠 될 것
양자점은 인간의 머리카락보다 1만 배 더 얇은 반도체 결정체로서 주로 질병진단 시약이나 초미세 반도체, 디스플레이 등에 이용된다. 특히 바이오용 양자점은 기존 형광체 대비 안전성과 광 세기가 10~100배 이상 높으며, 좁은 반치폭으로 인해 한 번에 다중 타겟을 검사할 수 있어 진단의학 분야의 핵심소재로 떠오르고 있다. 그러나 바이오용 양자점을 만들기 위한 과정에서 상당량의 효율감소와 손실이 발생해 생산비용 증가의 문제로 상용화에는 어려움을 겪고 있었던 것이 사실이다.

반도체·양자점 생산기업인 ‘제우스’는 이러한 문제를 해결하고자 힘써왔으며, 지난 4월 양자점의 표면 구조를 특화해 변환효율이 110%가 넘는 고효율 수용성 양자점을 개발했으며, 전봉현 교수와의 공동연구를 통해, 바이오 양자점을 개발하는 데, 성공했다.

전 교수는 “바이오 양자점을 실제적인 바이오 응용에 적용하기 위해서는 생체특이적 결합을 할 수 있는 물질을 양자점에 도입하고, 바이오 실험에 적용 및 특성을 평가하는 과정이 필요합니다. 이에 저희 나노생명합성연구실에서는 바이오 양자점의 실용화를 위해 연구에 힘쓰고 있습니다”라고 설명했다. 또한 그는 “이번에 개발된 양자점은 줄기세포 분화과정, 암 전이과정, 세포의 노화과정 등 수많은 생명현상의 원리를 푸는 열쇠가 될 것으로 보고 있으며, 향후 신약개발이나 진단의학 분야의 발전에도 널리 적용될 것이라 기대하고 있습니다”라고 밝혔다.

인명을 구하는 실제적인 연구에 주력할 터
최근 전 교수는 ‘신변종 바이러스’에 대한 고감도 검출과제를 수행하고 있다. 그는 “지난 메르스 사태에서 보듯 적절한 치료제나 백신이 없는 바이러스 발생시 감염자에 대한 신속한 진단을 통해 확산을 미연에 방지하는 것이 무엇보다 중요합니다. 그러나 PCR 검사의 경우 민감도 및 특이도는 매우 높지만, 고가의 비용과 검사에 많은 시간이 소요되는 탓에 동시다발적인 감염 발생에는 대처하기 어렵다는 문제가 있습니다”라고 설명했다.

이에 건국대학교팀은 서울아산병원과 공동으로 ‘신변종 호흡기 바이러스 유전자 고감도 진단 원천기술 개발 및 실용화’ 과제를 수행하고 있으며, 전 교수는 그 중 국내 유입 가능성이 높은 인플루엔자, 코로나 바이러스의 신속하고 정확한 검출을 위한 나노기술 기반의 바이러스 확진 진단키트를 개발하고자 노력하고 있다.

그는 “이 진단키트가 개발되면 고위험 바이러스의 진단 비효율성을 해결하는 것은 물론 빠른 치료 및 격리 결정이 가능해 질병 확산 예방에 기여할 수 있을 것으로 생각됩니다”라고 밝혔다. 특히 특정 바이러스에 국한된 것이 아니라 감염성 바이러스 전반에 직접적으로 적용이 가능해 현존하는 바이러스 검출의 패러다임을 바꿀 수 있을 것으로 기대되고 있다.

전봉현 교수는 “나노물질에 대한 연구개발을 통해 바이오 분야에서 기존의 방법으로 해결하지 못했던 문제를 해결해 나갈 수 있으리라 생각합니다. 특히, 암의 조기진단, 바이러스 고속 고감도 검출기술 개발 등의 연구 및 사업화에 적극 참여함으로써 저의 연구가 단순히 이론에만 그치는 것이 아니라 실제적으로 인명을 구할 수 있는 연구가 되도록 노력하겠습니다. 아울러 교육자로서의 후학 양성과 함께 나노기술에 대한 전문서적을 출판하여 보다 체계적인 지식습득의 통로를 열어주는 데 힘쓰고자 합니다. 또한 이 자리를 빌어 가족을 포함한 주위 분들께 감사하다는 말씀 드리고 싶습니다”라고 밝혔다.

보다 건강하고 행복한 내일을 위해 오늘도 연구에 매진하는 이들의 열정이 인류의 미래에 희망의 빛줄기가 되어주길 바란다.