최성욱 가톨릭대 바이오메디컬화학공학과 최성욱 교수팀(최인성 박사과정 외)이 백신 및 유전자 치료제 등 신약개발 분야의 핵심소재인 mRNA의 생산 효율성을 대폭 증대시킬 수 있는 미세유체장치를 개발했다. 

코로나19 백신으로 인지도가 높아진 mRNA는 단백질을 합성할 수 있는 유전정보를 담아 체내 세포로 전달하는 매개체다. 백신에서는 인체가 스스로 항체를 형성하고 면역체계를 구축하도록 돕는 역할을 한다. 

하지만 그동안의 mRNA 합성은 불연속적인 제조 공정과 값비싼 원재료 때문에 생산 경제성에 한계가 있었다. mRNA를 합성하기 위해서는 원료 주입 후 반응이 완료된 후에 다시 원료를 주입하는 과정을 반복하는 불연속적 회분식 (回分式, Batch reactor process)  공정을 반복 진행해야 해, 합성 공정에 많은 시간이 소요되는 문제가 있었다.

최 교수팀은 연속적으로 mRNA를 합성할 수 있는 미세유체장치를 개발했다. 연구팀은 mRNA 생산을 위해 mRNA 합성 원료들을 수십 마이크로미터 크기의 미세 섬유형 채널을 갖는 미세유체장치에 주입하고, 이를 완전 혼합 후 일정 시간 동안의 반응을 통해 안정적으로 mRNA를 합성하는데 성공했다. 연구팀이 개발한 미세유체장치는 매우 작은 규모의 유체 흐름을 이용해 정밀한 제어는 물론 효율적으로 시료를 투입할 수 있는 게 장점이다.

연구 결과, 이번에 개발한 미세유체장치를 이용해 연속적으로 합성한 mRNA는 기존의 불연속적인 회분식 공정으로 합성한 mRNA와 생체 내외 성능 평가에서 동일한 성능을 보였다. 회분식 공정으로 인한 합성 공정 가동 중지시간을 대폭 감소하여, 미세유체장치가 경제적인 mRNA 합성 공정으로 활용될 수 있음을 증명했다.

이번 연구는 한국연구재단에서 시행하는 중견연구자지원사업의 일환으로 진행됐으며, 연구 결과는 국제 저명 학술지인 ‘나노레터스’(Nano Letters, IF=10.8)의 9월호 표지논문으로 선정됐다. 

최 교수는 “이번에 개발한 미세유체장치는 기존의 회분식 합성공정과 다르게 반복적인 시작, 종료 절차가 없는 덕분에 가동 중지 시간이 크게 줄어들어 mRNA 생산 경제성을 대폭 향상시킬 수 있다”며 “mRNA 백신의 생산비용 감소로 더 많은 사람이 쉽게 mRNA 백신 및 응용기술을 개발할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.  

김용철 연세대 용인세브란스병원 심장내과 교수

김용철 연세대 용인세브란스병원 심장내과 교수팀은 심한 석회화를 동반한 심장혈관 치료 시 심장혈관 광간섭단층촬영(Optical Coherence Tomography, OCT)이 유용함을 밝힌 연구를 국제학술지 국제학술지 ‘심장학저널’(Cardiology Journal, IF=2.342)에 게재했다.

OCT는 협심증 및 급성심근경색이 의심될 때 일반적으로 시행하는 관상동맥 조영술과 비교해 혈관 내부의 병변을 더욱 자세히 확인할 수 있고, 이를 3차원적으로 재구성해 직관적으로 혈관 상태를 파악할 수 있는 장점을 지닌다. 정확한 병변의 평가로 불필요한 시술을 피할 수 있으며, 시술 후 합병증도 최소화해 환자안전에 기여하고 있다.

김용철 교수는 2021년 12월 높은 석회화 수치를 보이고 흉통을 호소하는 78세 여성 환자에게 최소 절개 접근법인 스너프박스 접근법을 이용해 심장혈관조영술 및 OCT를 시행했다. 그 결과 심장혈관 석회화 검사 및 심장혈관 조영술에서 확인한 것보다 더 심한 석회화 동반 협착 소견이 관찰됐다. 이후 OCT를 기반으로 회전 죽종절제술 시스템을 이용해 혈관 내 석회화 덩어리를 제거하는 스텐트 시술을 성공적으로 마쳤다.

이를 통해 석회화가 심한 혈관의 치료 시 석회화 덩어리를 투과해 혈관 내부를 시각화하고 우수한 해상도를 제공해 더욱 최적화된 스텐트 시술을 가능하게 하는 OCT의 이점을 확인할 수 있었다.

교신저자인 김용철 교수는 “심한 석회화를 동반한 심장혈관에서는 스텐트가 잘 펴지지 않는 경우가 빈번하고 이로 인해 심장혈관이 손상될 확률도 크기 때문에 장비의 발달에도 불구하고 여전히 시술이 까다롭다”라며 “OCT를 이용하면 석회화의 두께 및 길이를 정확히 파악할 수 있어 시술의 성공률을 높이고 합병증도 최소화할 수 있다”라고 말했다.

이 병원은 심장혈관 OCT 특성화 센터를 운영 중이며, OCT를 배우고자 하는 의사들을 교육·육성하는 센터로 지정돼 있다. 특히, 협심증 및 심근경색 환자에게 안전하면서도 최적의 치료를 시행하기 위해 심장혈관 OCT를 적극 활용하고 있다.