[이슈메이커=임성희 기자]
‘엑소좀’ 활용한 최첨단 진단, 치료 플랫폼 연구
미세유체공학 접목한 인공 엑소좀, 상용화 앞당길 강력한 ‘툴’로 기대
실제 환자의 삶을 개선할 수 있는 ‘중개연구’ 추구
엑소좀(Exosome)을 검색하면 아토피 엑소좀 치료제, 심근경색 엑소좀 치료제 등, 사람의 질병 치료제로 많이 활용되고 있다는 걸 알 수 있다. 세포 종류 중 하나인 엑소좀은 세포 간 통신 매개, 단백질, RNA, 기타 생체분자 및 유효성분의 운반, 면역 조절 및 면역 반응 조절, 염증 반응 조절, 조직 재생 및 상처 치유 촉진, 종양 미세환경 조절, 신경 기능 조절, 줄기세포 기능 조절 등의 기능이 있어 바이오 연구자들이 주목하는 연구주제이며, 진단과 치료에 활용하기 위한 연구가 활발히 이뤄지고 있다. 실제 세포를 활용하는 연구를 넘어 미세유체공학을 접목해 기존의 한계를 뛰어넘을 수 있는 인공 엑소좀 연구로 눈에 띄는 행보를 보이는 신진연구자 박선영 교수를 만나봤다.
“융합연구를 추구하며 중개연구가 최종 목표”
임상병리학과에서 암생물학, 분자진단학, 생물정보학을 깊이 있게 연구해 자궁경부암 등에서 마이크로 RNA(miRNA)의 예후 바이오마커로서의 가치를 규명하는 논문으로 박사학위를 받은 박선영 교수는 “임상병리학을 통해 질병의 진단 마커(miRNA, 단백질 등)를 발굴하고 생물학적 기전을 이해하는 연구를 수행하면서, 기존 진단 방식의 한계를 극복할 수 있는 ‘고효율, 고감도 분석 기술’의 필요성을 절감했습니다. 이를 해결하기 위해 기계공학의 미세유체공학(Microfluidics)을 접목하게 되었습니다”라며 기계공학과로 옮겨 박사후연구원으로 재직하며 미세유체공학을 활용한 엑소좀(세포 외 소포체) 분리 및 진단 플랫폼 개발로 연구영역을 확장했다고 밝혔다. “미세유체공학은 극미량의 시료에서 나노 크기의 엑소좀 등을 신속하고 정밀하게 분리, 제어할 수 있는 핵심 기술입니다. 바이오마커 발굴 기술, 암 생물학 기반의 기초 의학 지식과 미세유체 기반 공학 기술을 아우르는 융합 연구가 저의 가장 큰 전문 분야입니다”라며 박선영 교수는 “관련 융합연구를 보다 주도적으로 펼치고, 이를 실제 임상에 적용할 수 있는 중개연구를 수행하기 위해 강원대학교에 오게 되었습니다. 특히 강원대학교 의생명공학대학이 지닌 우수한 연구 인프라와 융합연구 환경은 저에게 좋은 기회가 된다고 생각합니다”라고 말했다.
“포괄적인 의·생명 융합 플랫폼 개발이 꿈”
2025년 9월 강원대 의생명공학과에 부임한 박선영 교수는 ‘의·생명 융합 중개 연구실(Biomedical Convergence Translational Research Laboratory, BCTR LAB)’을 열고 연구와 인재양성을 진행하고 있다. 연구실은 엑소좀 연구, 유전자 치료, 최신 생물정보학, 현장진단(POCT) 응용을 통합하는 포괄적인 의·생명 융합 플랫폼 개발에 주력하고 있다. 구체적으로는 엑소좀 기반 진단/치료 플랫폼, 차세대 유전자 치료제 및 전달 시스템, 생물정보학 및 AI 통합 분석현장진단(POCT) 기술 개발이다. “미세유체 기술을 적용해 질병 특이적인 세포 외 소포체(EV) 바이오마커를 고감도로 분리 및 검출하는 연구와 RNA 치료제를 표적 세포에 안전하게 전달하기 위한 엑소좀 및 나노입자 기반 전달체를 설계합니다. 그리고 멀티오믹스 데이터와 AI를 결합하여 정밀 의료를 위한 맞춤형 예측 및 진단 알고리즘을 구축하는 최첨단 연구도 진행하며 이를 통해 임상현장에서 즉시 적용 가능한 빠르고 정확한 진단 시스템을 상용화하기 위해 노력할 계획입니다” 박선영 교수의 초점은 어느 한 질병에 맞춰져 있지 않다. 어떤 질병이든 진단하고 치료할 수 있는 플랫폼 개발이 꿈이기 때문이다. 기초과학에서 시작해 현장형 기술 개발까지, 그녀의 보폭이 예사롭지 않다. 그렇기에 그녀는 다양한 경험으로 기술력을 쌓기 위해 분주히 노력하고 있다.
지능형 엑소좀 전달 시스템과 AI 기반 진단 플랫폼
박 교수는 JCR 6% 이내의 우수 저널인 Small(2025)지에 ‘엑소좀 모사 나노입자의 대량 생산 및 치료 효능 증대를 위한 미세유체 시스템’ 논문을 게재했으며 관련 원천기술과 선행력을 인정받아 2026년 ‘난치성 폐섬유화 및 연관 폐암 동시 제어를 위한 미세유체 기반 지능형 엑소좀 전달 시스템 개발’과제로 ‘한국연구재단 신진연구’에 선정됐다. “가장 큰 원동력은 생명과학과 기계공학을 융합한 차별화된 연구 전략이라고 생각합니다. 단순한 바이오마커 발굴에 그치지 않고, 이를 치료제 전달 시스템으로 발전시키기 위해 미세유체 기반의 물리적 제어기술을 융합함으로써 난치성 질환(폐섬유화 및 폐암)에 대한 혁신적이고 실현 가능한 솔루션을 제시한 점이 좋은 평가를 받았다고 생각합니다” 연구실은 이밖에도 암세포 유래 엑소좀 제어기술을 이용한 개인 맞춤형 면역 항암제 모니터링 기술(창의도전연구, 2023-2026), T세포 단일 아형 엑소좀 프로파일링을 통한 난치성 유방암 맞춤형 치료전략 수립(Post-Doc 성장형 공동연구, 2024-2026) 과제를 활발히 수행 중이며 가장 최근에는 의대 교수들과 다학제 융합연구로 ‘AI 기반 인공 엑소좀 플랫폼을 활용한 침습성 아스페르길루스증 치료제 개발’에 참여하며 중개연구를 위한 활발한 행보를 보이고 있다. “기초 의생명과학에서 얻은 발견을 실제 환자의 삶을 개선할 수 있는 기술로 변환하는 ‘중개연구(Translational Research)’를 실현하는 것이 최종 목표입니다. 우리 연구실에서 개발하는 지능형 엑소좀 전달 시스템과 AI 기반 진단 플랫폼이 실험실 수준을 넘어 상용화된 현장진단(POCT) 기기와 실제 맞춤형 항암·유전자 치료제로 이어지도록 연구를 고도화할 계획입니다”
“‘End-to-End’ 솔루션을 제공하는 연구자가 되고 싶습니다”
박선영 교수의 목표는 아주 명확했다. 실험실에서만 증명되는 연구가 아니라, 실제 임상현장에서 활용되는 실용적인 바이오 연구를 추구했다. 자신의 기술이 지역 병·의원에서도 활용돼 많은 환자의 건강을 지켜줄 수 있길 바랐다. “질병의 근본적 이해부터 실질적인 치료, 진단 기기 개발까지 아우르는 ‘End-to-End’ 솔루션을 제공하는 연구자가 되고 싶습니다. 학제 간의 벽을 허물어 새로운 패러다임을 창출하고, 연구성과가 논문에서 끝나지 않고 실제 임상 환경과 환자들에게 이로움을 줄 수 있는 실용적인 기술로 이어지도록 철저한 검증과 도전을 멈추지 않을 것입니다. 실제로 쓰일 수 있게 하는 실용적 연구가 연구의 방향입니다” 융합연구를 기반으로 바이오 분야를 두루 다룰 수 있는 연구를 진행하기에, 기존에 없던 참신함이 자신의 연구와 기술이 가장 잘 쓰일 수 있다는 걸 아는 그녀는 계속해서 새로운 분야에 도전하고 참신함을 추구하겠다고 밝혔다. “학생들에게 ‘틀에 갇히지 않는 융합적 사고와 실패를 두려워하지 않는 태도’를 강조합니다. 우리 연구실의 목표 자체가 생물학, 공학, 데이터 과학의 경계를 허무는 것이기 때문에, 자신의 전공 지식에만 머물지 않고 타 학문에 대한 호기심을 유지하며 적극적으로 소통하는 자세와 의사소통 능력을 갖춘다면, 연구를 해나가는 데 큰 힘이 될 것입니다”
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