진단과 치료를 동시에ㅣ분자영상 및 테라노스틱스 연구실 소개

의학에는 매우 다양한 영역이 있지만, 방사선 동위원소를 이용해 체내 영상을 얻고 방사선 치료를 하는 과정에 대해 연구하는 핵의학은 개별 전공이 존재할 정도로 매우 중요한 의학 분야 중 하나이다. 핵의학 전문의 출신인 교수를 중심으로, 다양한 의학 관련 연구들에서 장점들만을 모아, 그야말로 최첨단 융합 의학을 연구하는 연구실이 있다. 바로 서울대학교 융합과학기술대학원 방사선융합의생명전공에 속해 있는 분자영상 및 테라노스틱스 연구실(Translational Molecular Imaging and Theranostics Laboratory - 이하 TMT lab, 임형준 교수 지도)이다.

▲분자영상 및 테라노스틱스 연구실의 임형준 교수

테라노스틱스라는 단어는 치료(Therapy)와 진단(Diagnostics)을 함께 한다는 의미의 합성어로, 한 가지 프로브(조영제와 같이 특정 부위, 상태를 검출하는 데 쓰이는 물질)로 진단과 치료를 동시에 할 수 있다는 컨셉의 단어이다. 체내 영상용 프로브는 그 목적에 맞게 혈중에서 돌다가, 원하는 타겟(이를테면 특정 장기)에 집적되게 되는데 이 때 좋은 프로브라면 원하는 타겟에만 많이 집적이 될 것이다. 따라서 프로브를 단순히 검출을 하는 물질로만 생각하지 않고, 치료용 약제나 치료용 방사성 동위원소를 붙여 일종의 타겟형 치료제로 사용할 수 있는 것이다. 예를 들어 암에 대해 생각해 본다면, 일반적인 항암제의 경우 일반세포는 거르고, 암세포에만 선택적으로 작용하게 하는 것이 현실적으로 매우 어려운데 위의 개념으로는 그보다 훨씬 효과적인 항암제 연구가 가능해지는 것이다.

▲생체에서 얻은 다양한 분자영상의 예

보다 효과적인 프로브를 개발할 때, 특성적 이점을 가진 나노 물질의 개념이 거의 필연적으로 중요해지게 된다. 나노 파티클은 자체의 크기는 작고 그에 반해 표면적이 크기 때문에, 여러 상황에서 특정 부위를 타겟팅 하는데 유리하다. 따라서 이상적으로는 프로브 자체를 치료적인 특성을 갖게 하고, 목표를 수행한 뒤에는 체내에서 잘 배설되게 설계한다면 이른바 생체에 적합한 나노입자를 개발할 수 있는 것이다. 성공적으로 나노 프로브를 개발하는 경우, 독성 때문에 실제 임상에 이르지 못한 연구들도 임상 단계까지 이르게 할 수 있다.

▲TMT lab 실험실의 연구 장비들

결국 나노 물질을 이용해 의학을 연구하는 분야들 중, TMT lab 이 집중하는 분야는 Targeted nano imaging 과 Targeted drug delivery 이다. 그러나 나노의학을 중심으로 체내 영상에 딥러닝을 적용해 특정 질병의 진단에 도움을 주는 영상법을 개발한다던지, 하나로 통일되지 않은 체내영상 촬영 환경에서도 흔들리지 않고 특별히 예후가 좋지 않은 경우를 검출할 수 있는 알고리즘을 개발하는 등 융합적인 의학 연구를 하고 있다.

▲TMT lab의 임형준 교수와 연구원들

TMT lab은 연구실의 분야가 융합 학문인 만큼, 기본적으로 플랫폼을 만들고 합성할 화학 전공자, 그것을 세포에 적용할 (분자)생물학 전공자, 임상 베이스가 있는 의학 쪽 전공자, 영상 데이터 분석이 가능한 컴퓨터 전공자 등 다양한 도메인의 학생들이 필요한 연구실이다. 연구실 안에서 뿐 아니라 방사선융합의생명전공 내에서도 서로의 연구를 공유하고 융합 연구를 하려는 움직임에 적극 동조하고 있다.

융합을 지향하기에 다양한 전공의 연구자들이 모여 수평적인 환경에서 토론을 기반으로 한 연구가 가능한 곳. 아직 연구실 구성의 초기 단계지만, 벌써부터 TMT lab의 성과가 기대되는 이유이다.