나노과학·의학 융합해 생명현상 조절·질병 치료

IBS 신규 연구단장에 천진우 연세대 교수 선정, 30일 MOU

 ‘나노입자가 몸 안에서 질병을 치료하고, 세포의 생명현상을 조절한다.’ 천진우 연세대 화학과 교수(53)가 상상만으로 가능했던 일을 나노과학과 의학의 융합을 통해 현실로 만들어갈 예정이다.

 나노의학(Nanomedicine) 분야 세계적 과학자인 천진우 교수(연세대 화학과)가 기초과학연구원(Institute for Basic Science, IBS) 새 단장에 선임됐다. 이에 따라, IBS는 30일 연세대학교와 연구단 운영과 지원을 위한 협약식(MOU)을 체결한다고 29일 밝혔다.

나노화학을 기초로 의학을 접목해 혁신적 연구를 해온 천진우 교수는 IBS에 합류하여 ‘(가칭)나노의학연구단(Center for Nanomedicine)’을 올 하반기 중 구성할 예정이다.

 천 신임단장은 “물질과 생명을 매개하는 융합연구로 패러다임을 바꿀 것”이라고 포부를 밝혔다. 그는 독창적인 나노물질을 설계하고 이를 활용하여 정교하게 질병을 찾아내고 치료하는 것을 연구의 궁극적 목표로 삼고 있다.

 지난 10년 전부터 나노과학을 의학에 접목한 나노의학을 개척한 인물로 손꼽히는 천 단장. 그는 나노의학의 무궁무진한 가능성을 입증해오고 있다. 나노미터(nm, 1nm는 10억분의 1m) 크기의 자성(자석 성질) 나노입자를 사람 몸에 집어넣어 암세포를 죽일 수 있는 치료법을 제시해 화제를 모으기도 했다.

 천 단장은 이렇게 사람 몸 안에 들어가 질병을 치료하는 나노입자를 ‘화학적 나노로봇’이나 ‘나노인공위성’이라고 설명한다. 기계로 만들어진 로봇은 아니지만 나노입자의 물리·화학적 성질을 활용해 세포활동에 분석하고, 조절할 수 있기 때문이다. 혹은 나노물질이 몸 안을 돌아다니며 생체에서 일어나는 분자단위의 변화를 관찰하고, 치료에 나서는 모습을 ‘인공위성’에 빗대기도 한다.

 예를 들면, 나노입자로 암세포와 같은 나쁜 세포를 제거할 수 있을 뿐 아니라 재생이 필요한 세포를 성장시키는 등 다양한 생명현상에 영향을 줄 수 있다. “몸 안에서 (나노입자가) 보통 때는 조용히 있다가 특정 자극을 주었을 때 (치료를 위한) 활동을 벌이죠. 빛, 열, 자기장, 힘 등을 나노영역에서 활용해 세포를 조절하고, 이를 통해 생명현상을 조절할 수 있습니다.” 예컨대, 뇌 신경세포(뉴런)를 성장시키는 단백질을 나노입자를 통해 건드리면, 신경세포들을 성장시킬 수도 있다.

 그는 또 나노입자 크기에 따라 MRI의 조영효과가 달라진다는 사실도 실험으로 증명한 바 있다. 최근 약에 대한 내성이 생길 경우 약효과를 주효하게 바꿀 수 있는 연구를 시작했으며, 또한 망가진 청각세포에 나노입자를 통해 자극을 주어 이를 되살려 청력을 회복하는 가능성에 대한 연구도 진행 중이다.

  90년대 말 나노입자 연구에 뛰어든 천 단장은 “당시 경제상황도 안 좋았고 고가 장비를 사용하는 것이 부담이었다, 플라스크와 아이디어만 있으면 나노입자를 연구할 수 있겠다는 생각에 과감히 도전했다”고 회상한다.  

 천 단장은 나노의 개념을 이용하여 세포의 특성과 생명현상을 제대로 이해하고 새로운 융합과학의 진보를 만들어낼 계획이다. 천 단장이 IBS연구단을 구성할 때 나노물질합성 연구그룹, 나노이미징 그룹, 나노물질 안정성 연구를 포함한 의학부문 연구그룹을 함께 두고자하는 배경이다. 특히 세브란스 병원과도 적극적인 협력에 나설 예정이다.

 천 단장은 체계적인 연구단 구성과 글로벌 협력을 통해 후학양성에 더욱 힘을 쏟을 예정이다. 천 단장은 미국 국립보건원(NIH) 등과 연계한 글로벌 프로젝트를 통해 학생들에게 세계 과학자들과 충분히 경쟁할 수 있다는 자신감을 심어왔다.

“나노는 생명현상의 신호처리, 조절, 접근에 있어 근본적인 이해를 가능케 하는 유용한 개념입니다. 생명현상을 관찰하고, 조절할 나노물질을 설계하여 과학계와 의학계에 새로운 가능성을 제시하고자 합니다.”

 그는 과학적 진실을 찾아가는 태도를 중요시해 새로운 연구에 도전하는 것을 주저하지 않는다. ‘우연한 발견 혹은 뜻밖의 발견(Serendipity)보다 성실한 관찰과 탐구가 훌륭한 연구 성과로 이어진다.’는 것이 그의 신념이다. 천 단장은“화학뿐 아니라 물리, 생명공학, 의학 등 다양한 학제 간 연구들을 통해 새로운 것을 탐구하고 접근하려고 노력할 것입니다. 독창적인 연구로 자연이 주는 답을 찾아갈 것”이라고 밝혔다.

 천 단장은 세계 상위 1%에 꼽히는 학술지이자 화학분야 메이저 저널인 ‘어카운트 오브 케미컬 리서치(Accounts of Chemical Research)의 수석 에디터(Senior Editor)로서 학계에 큰 영향력을 지니고 있다. 작년 한국인 최초로 미국화학회(ACS) 석학 회원으로 선정되었으며 특히 인촌상, 청암상에 이어 최근 호암상을 수상하는 등 국내외에서 과학 분야 업적을 인정받고 있다. 천 단장은 12월 IBS 연구단을 공식 출범시킬 예정이다. 연구단이 들어설 공간은 연세대 캠퍼스 내 신축할 연세-IBS관이다. 건물은 2016년 5월 말에 완공될 예정이다

 *천진우 단장(연세대 화학과)은 연세대학교 화학과에서 학사와 석사학위를 미국 일리노이대학교 어바나-샴페인( University of Illinois at Urbana-Champaign)에서 박사학위를 취득하였다. KAIST 조교수, 부교수를 거쳐 연세대학교 화학과에서 언더우드 특훈교수로 재직중이다. 2002-2012 간 세계 1% 최다인용과학자에 선정(톰슨-로이터)되었으며 세계 유수 학술지에 약 117편의 논문 게재, 11,000회(ISI 기준) 이상 인용되어, 연구의 독창성과 파급효과를 세계적으로 인정받고 있다. 지난해 나노화학과 나노의학을 발전시킨 업적으로 미국화학회(ACS) 석학 회원으로 선정되었다. 또한 천 단장은 2009년부터 화학분야 세계 메이저 저널인 어카운트 오브 케미컬 리서치(Accounts of Chemical Research, ACR) 수석 에디터(Senior Editor)로 선임되어 활동하고 있으며 이 외에도 나노레터스(Nano Letters, ACS), 머티리얼즈 케미스트리(Materials Chemistry, RCS), 머티리얼즈 호라이즌(Matericals Horizons, RSC) 저널이사로 활약하였다. 최근 호암상 과학상(2015)에 선정되었고, 그동안 POSCO 청암상(2012), 인촌상(2010), 지식창조대상(2010), 송곡과학기술상(2007), 젊은 과학자상(2002) 등을 수상한 바 있다.