[THE People-University Research] 경희대학교 광유체 나노바이오공학 연구실 이원구 교수
[THE People-University Research] 경희대학교 광유체 나노바이오공학 연구실 이원구 교수
  • 임세정 기자
  • 승인 2014.10.21 13:25
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[이슈메이커=임세정 기자]



‘인류의 행복’이라는 꿈을 만들어 가는 나노바이오공학 연구자

증강현실과 세포치료를 이용한 차세대 헬스 테크놀로지




나노규모의 물리적 성질은 거시적 규모의 물리적 성질과 전혀 다르다. 과학기술이 나노 단위의 물질을 다루는 수준으로 발전하면서 세계 각국은 이를 활용하기 위한 연구에 박차를 가하고 있다. 그중 생물학적 나노기술은 인간의 보편적 진보와 건강, 삶의 질 문제를 해결할 수 있다는 점에서 더욱 주목받고 있다. 나노바이오기술이 미래의 핵심기술로 손꼽히고 있는 것이 바로 이런 이유 때문이다.




질병을 극복하고 건강을 추구하는 비전

  지난 2010년 3월 개소한 경희대학교 광유체 나노바이오공학 연구실은 ‘Health Science & Technology’ 분야와 기계공학의 융합 연구를 통해, 이들 융합기술의 나노-바이오공학 실용화 응용을 위한 차세대 장비 개발 연구에 힘쓰고 있다. 연구실에서는 차세대 증강현실(Augmented Reality)에 기반한 세포이미징 방법 연구와 대량 줄기세포-세포배양기 개발, 차세대 웨어러블 헬스케어(Wearable Healthcare) 기기 개발에 중점을 두고 연구를 진행중이다.

  미래 핵심기술로 손꼽히는 증강현실은 사용자가 눈으로 보는 현실세계에 가상 현실을 더 추가하여 보여주는 기술로서, 사용자가 “더 실제 같은 실제” 환경을 볼 수 있어, 보다 나은 현실감과 증강된 부가 정보를 제공한다. 연구실은 이를 이용한 차세대 이미징 장비 및 헬스케어 플랫폼 개발에 역점을 두고 있으며, 사용자 친화적인 웨어러블 타입 기기도 연구하고 있다. 개인화된 의료 진단 및 치료기기 형태를 넘어서서, 차량 장착용 개인화된 헬스케어 플랫폼으로의 적용 기술 개발에도 박차를 가하고 있다. 


▲어낼리스트 저널 내부표지논문



  연구실에서는 무인화된 대량 생산용 줄기세포 배양기와 그에서 분화된 안정된 세포를 이용한 세포치료제 개발에도 연구를 진행중이다. 특히 세포치료제는 기존의 인공관절 및 수술에 의존할 수 밖에 없었던 시술 방식에 혁신적인 변화를 가져오리라 판단되며, 더 나아가 발전된 차세대 신약으로서의 그 가능성 또한 무궁무진하다고 본다. 이를 위해, 효과가 극대화될 수 있는 연골 세포치료제 개발에 중심을 두고, 이를 가능하게 해줄 수 있는 무인화된 대량 생산용 세포 배양기(바이오 리액터의 일종) 개발을 목표로 삼고 있다. 그리고 관련 종합병원 골관절 센터와의 협업에 의한 IND(Investigational New Drug) 파일링을 통해서, 최종 제형 형태를 갖춘 세포치료제 형태로의 개발을 목표로 연구를 추진하고 있다.  

  최근의 에볼라 바이러스 문제는 전 세계인들에게 질병에 대한 공포와 두려움을 주고 있다. 연구실에서는 강한 전염 위험성을 가진 질병에 대한 신속한 대비가 필요하다고 판단하고 조기 진단을 위한 감도 높은 검출 체외 진단 디바이스 연구 개발에도 주력해 왔다. 특히 이러한 목적을 달성하기 위해서는 진단과 치료 모니터링이 동시에 이뤄져야 하며, 이용하기 용이하고, 적시성에 부합하는 네트워킹 능력의 탑재도 필요하다고 보고 있다. 또한 날씨, 온도 등의 빅데이터와의 연동을 통해 운영 효율을 높이고, 가능한 한 미량의 혈액 시료에서 최대한 많은 정보를 추출할 수 있는 차세대 의료 진단기기 장치를 연구 개발중이다. 연구실에선 ‘차세대 진단 의료기기’란 내용으로 특허캠퍼스 유니버시아드 분자진단 부분 장려상을 수상했다. 




인간을 이롭게 하는 ‘의미 있는 연구’

  광유체 나노바이오공학 연구실이 최근 주력하고 있는 연구 중 하나는 인간 통합연구를 위한 미래형 융합기술에 대한 것이다. 연구실은 전임상을 대체할 수 있는 휴먼온어칩 개발을 통해 인간에게 적합하고 부작용 없는 신약개발을 지원하고자 한다. 대부분 신약의 경우 동물에 임상실험한 것과는 다른 결과가 인간에게서 나타나는 경우가 많다. 이는 신약의 개발 비용을 높이고, 좀 더 나은 치료제가 등장하는 것을 저해하는 요소로 작용한다. 연구실에서는 기존 랩온어칩 및 셀온어칩 기술의 연장선상에서 인간 장기 기능을 가진 테스트를 수행할 수 있는 휴먼온어칩(human-on-a-chip)을 개발하고자 한다. 이원구 교수는 “저희는 인간을 구성하고 있는 약 100조개의 세포(cell), 즉 ‘최소 생명 단위’를 작은 칩 안에 담아내고자 합니다. 작은 장치 안에서 그 기능을 보존하며 생명지속성을 가지게 하는 것이 관건입니다”라고 설명했다.

  이 교수는 “무엇보다 어려운 점은 단순히 연구를 위한 연구에서 그치지 않도록 하는 것입니다. 지원금과 연구 자체를 위한 연구가 아니라, 실제로 생활에 도움이 되는, 사람들에게 도움이 되는 ‘의미 있는 연구’가 될 수 있도록 노력하고 있습니다”라고 밝혔다. 실제적인 연구를 위해 그는 산학연 협력은 물론이고, 개발된 연구 방법 및 기술을 창업으로 연결할 수 있도록 노력하고 있다. 또한 창업을 통해 창출된 이익을 또다시 새로운 기술 개발에 투자하고, 연구를 위한 ‘좋은 투자자’를 얻을 수 있도록 최선의 연구를 수행하고 있다.



  ‘광유체역학을 이용한 랩온어칩 기반 단일세포 조작연구’란 주제로 박사학위를 받은 이원구 교수는 광유체역학 조작 및 제어 플랫폼, 미세유체역학 기반 유전자 추출 장치, 임상 진단용 3차원 세포 바이오 센서, 증강현실 기반 차세대 세포이미징 기법을 개발 하는 등, 융합 헬스케어 테크놀러지 플랫폼 연구개발 분야의 전문가로 손꼽히고 있다. 그는 ‘인간답게 인간을 연구하라’, ‘안전하게 안전을 설계하라’라는 말을 항상 연구원들에게 강조한다. 이 교수는 “저희는 헬스 테크놀러지(Health Technology)와 관련된 기술을 개발하고, 그 기술에 의한 창업기업가를 양성하는 실험실이 되고자 합니다. 저희의 연구활동이 증강현실 기반의 사회 트렌드에 부합하고, 새로운 세포치료제 신약 개발에 기여하며, 급변하는 건강위험 및 위해 요소의 진단 및 치료 모니터링에 개인화된 시스템을 제공해 인간의 삶의 질 향상과 인류의 행복에 기여하게 되길 바랍니다”라고 포부를 밝혔다. ‘오래살고 건강한 삶’은 모든 사람의 꿈이다. 인류의 이런 삶을 위해 오늘도 불철주야 연구를 하고 있는 경희대학교 광유체 나노바이오공학 연구실과 이원구 교수의 바람이 더욱더 큰 결실로 다가오게 되기를 바란다.  이원구 교수는 미국 하버드의대-MIT Health Science & Technology 연구소와 하버드대 Wyss연구소 연구원을 역임, 이스라엘 와이즈만 연구소 면역학 부서에서 파이버그 파운데이션 방문교수를 역임, 연구실 개소부터 현재까지 중국 서안교통대학교의 겸임교수로 있다. 



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