안녕하세요. jimol입니다.
오늘은 한 달 전(5월 초)에 다녀온
해외 이공계 체험 학습 기간 동안 배운 것들을 정리하는 시간을 가져보려고 해요.
15시간 비행기를 타서 도착한 타지에서 평소 한국에서 경험하지 못한
많은 것들을 경험할 수 있었습니다.
저는 미국 동부로 7박 9일간 해외 이공계체험학습을 가서
프린스턴, 하버드, MIT 총 3 곳의 해외 이공계 대학을 견학하고 특강을 듣고 왔습니다.
저는 그중 하버드에서 들은 특강이 가장 인상깊게 남아
이번 글에 그 내용을 정리해보려고 합니다.
특강을 진행해주신 교수님은
하버드 의과대학과 연계되어 있는 MGH(Massachusetts General Hospital)에서 교수로 재직 중이신
임형순 교수님이셨습니다.
이 교수님은 카이스트에서 전기전자공학부에서 학사, 석사를 마치시고
미국의 모 대학에서 전기전자공학분야에서 박사를 마치셨습니다.
그 후 현재 하버드 의과대학 MGH에서 교수를 하면서 많은 연구를 진행하시고 계십니다.
전기전자공학을 전공자가 의과대학에서 연구하는 것은
의학분야 기술의 개발에 여러 공학 기술이 필요하고,
현재 팬데믹과 암 등의 질병으로 인해
의학 분야에 전자공학 기술의 필요성이 대두되었기 때문입니다.
강의 내용은 강의 제목에 나와있듯 nanotechnology and nanomedicine에 관한 내용이었어요.
교수님이 진행하셨던, 진행 중인 연구에 대한 내용과 관련된 개념이었습니다.
이공계에서 공부하고 연구해나갈 저희가 주목해야할 분야라고 소개해주셨어요.
강의의 주된 내용은 엑소좀을 이용한 질병의 진단과 치료법이었습니다.
엑소좀이 무엇인지, 엑소좀과 전자공학이 무슨 관련이 있는지,
엑소좀을 이용하여 다양한 질병을 진단하는 방법과 교수님이 만든 진단기기에 대해 들었습니다.
오늘 포스트에서는 강의 내용에 대해 정리 해보도록 하겠습니다.
최근 몇 년동안, 세포외 소포체 중 하나인 엑소좀은
세포의 상태를 측정할 수 있는 바이오 마커로써 주목받고 있습니다.
엑소좀은 세포 간의 커뮤니케이션을 담당하는 나노 크기의 소포체로
대략 50~200nm의 크기를 지니며 안에 DNA, mRNA, 단백질 등의 생체분자들을 함유하고 있습니다.
혈액 1ml 당 대략 10의 10제곱, 10000000000개의 엑소좀이 함유되어있어서
질병유뮤를 측정할 수 있는 효과적인 바이오 마커로서 사용될 수 있습니다.
특히 일반세포 대비 암세포에서 많이 방출되어 암진단에 효과적으로 사용되어질 수 있습니다.
하지만 엑소좀은 다양한 장점에도 불구하고,
작은 크기, 체액 안에서의 낮은 농도, 복잡한 전처리 과정 등으로 인해
측정에 어려움이 있습니다.
기존에 초원심분리기를 이용한 분리방법과 효소결합면역흡착측정법을 이용하여
엑소좀을 측정할 수 있지만, 민감도가 낮고 여러 복잡한 과정이 필요하다는 한계점이 존재하였습니다.
이를 극복하고자 최근 다기능성 나노물질을 이용해 엑소좀과 엑소좀 안의 물질을 민감하게
측정하고자하는 연구가 진행되었습니다.
엑소좀이 질병진단에 유리하지만
측정하는 것의 어려움이 발생하였고
나노기술을 접목한 시켜 엑소좀 나노바이오센서가 만들어지게 된 과정을 알 수 있었습니다.
엑소좀을 측정하는 방식은 사용되는 나노입자의 종류에 따라
여러가지로 나눌 수 있지만,
대표적으로 광학적 측정 방법 및 전기화학적 측정 방법으로 나눌 수 있습니다.
광학적 방법에는 세부적으로
표면 플라즈몬 공명현상을 이용한 측정법, 발색 측정법, 라만 측정법, 형광 측정법 등으로
나눌 수 있습니다.
또 전기화학적 측정법을 이용한 엑소좀 측정도 꾸준히 진행되어지고 있습니다.
전기화학적 측정법에는 주로 효소를 이용한 화학반응을 유도하여
전기화학적인 신호를 측정하는 방법이 주로 많이 사용되었는데,
최근에는 엑소좀의 표면 반응에 기반한 저항변화라던가,
엑소좀 결합반응에 따른 2차반응 등을 유도하여 측정하는 방식 등이 시도되고 있다고 합니다.
소형의 전극을 만들어서 전극위에 DNA 구조체와 압타머를 고정화하고
이를 통해 표적 엑소좀을 잡아서 저항값의 변화를 측정하는 연구가 진행되었습니다.
나노 물질의 다양한 광학적/전기화학적 성질을 이용해
다양한 엑소좀을 좀 더 민감하게 측정하고자 하는 시도가 꾸준히 진행되고 있습니다.
이 내용 외에도 교수님이 개발하여 상업화 시킨 간단한 암 진단 기기와
스마트폰을 이용하여 특정 병의 진단 기기를 간단하게 제작한 프로젝트 등 여러가지 내용이 기억에 남네요.
이 특강을 통해 전기공학이 의학분야에 응용되어
질병의 진단과 치료 과정에서 획기적인 발전을 이루어냈다는 것을 알게되었습니다.
엑소좀을 측정하기 위해 나노기술을 접목시킨 것, 그 기술을 이용하여 암진단 기기를 제작한 것 등
다양한 내용이 신선했고 재미있었습니다.
기회가 된다면 엑소좀을 이용한 질병을 진단하는 메커니즘에 대해서도 알아보고 싶네요.
그럼 오늘 포스트는 여기서 마무리하겠습니다
빠이!