국내 연구진이 살아있는 뇌 세포에서 분비되는 도파민을 실시간 탐지하는 나노센서 플랫폼을 개발했다. 30일 성균관대학교는 동대학 글로벌바이오메디컬공학과 김태형 교수 연구팀이 살아있는 줄기세포 유래 신경세포와 3차원 중뇌 오가노이드(장기유사체)에서 방출되는 도파민을 실시간으로 정밀하게 측정할 수 있는 전기화학 플랫폼 'SIDNEY'를 개발했다고 밝혔다. 최근 현대 과학계에서는 줄기세포를 활용해 인간의 장기와 유사한 조직을 만드는 오가노이드 기술이 뇌 질환 연구와 신약 개발의 핵심 모델로 주목받고 있다. 특히 도파민을 생성하는 신경세포 모델은 파킨슨병이나 조현병과 같은 난치성 질환 연구에 필수적이다. 그러나 기존에는 세포가 실제 도파민을 제대로 방출하는지 확인하기 위해 세포를 파괴하거나 복잡한 화학 물질을 처리해야만 했다. 이로 인해 살아있는 상태 그대로의 변화를 실시간으로 관찰하는 데에는 큰 한계가 있었다. 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 나노 기술을 접목한 혁신적인 전극 구조를 설계했다. 연구팀이 개발한 SIDNEY 플랫폼은 수직으로 정렬된 금 나노 기둥(나노필라) 위에 금 나노 입자를 이중으로 쌓고, 그 표면을 '꿈의 소재'라 불리는 그래핀으로 정교하게 감싼 구조를 가지고 있다. 이 특수 전극은 전기 전도성이 뛰어날 뿐만아니라, 특정 분자만을 선택적으로 감지하는 능력이 탁월해 뇌 속의 복잡한 환경에서도 도파민의 신호를 명확하게 잡아낼 수 있다는 게 연구팀 설명이다. 연구 결과에 따르면, SIDNEY 플랫폼은 실제 뇌 환경과 유사한 조건에서 아주 미세한 양의 도파민(7.51 nM)까지 검출해낼 수 있는 높은 민감도를 보였다. 이는 기존 평면 전극보다 수십 배 향상된 성능이다. 또한 구조가 비슷해 구분이 어려운 세로토닌이나 노르에피네프린 같은 물질 사이에서도 도파민만을 정확하게 골라내어 검출하는 데 성공해 생체 내 환경에서의 실용성을 입증했다. 연구팀은 이번 연구의 가장 큰 성과로 2차원 세포 모델을 넘어, 실제 뇌 구조와 유사한 3차원 중뇌 오가노이드에 이 기술을 적용했다는 점을 들었다. 단일 오가노이드 수준에서 세포가 성숙해짐에 따라 도파민 방출량이 늘어나는 과정을 실시간으로 확인했다는 성과다. 이는 세포를 죽이지 않고도 오가노이드가 얼마나 잘 성장했는지, 혹은 질병에 의해 기능이 얼마나 저하되었는지를 정량적으로 평가할 수 있음을 의미한다고 연구팀은 전했다. 한국연구재단의 나노 및 소재기술개발사업, 개인기초연구사업 및 범부처재생의료기술개발사업의 지원을 받아 수행된 이번 연구 성과는 재료 과학 분야의 세계적 권위지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼스'에 지난 14일자로 게재됐다. 김태형 교수는 “이번에 개발한 SIDNEY 플랫폼은 도파민 관련 신경 질환의 병태 생리를 깊이 있게 이해하는 데 새로운 가능성을 제시할 것"이라며 “향후 파킨슨병 치료를 위한 신약 후보 물질을 대량으로 선별하고 그 효능을 평가하는 정밀 스크리닝 도구로 활용될 것으로 기대한다"고 밝혔다. 박주성 기자 wn107@ekn.kr

국내 연구진이 종양 내부에서 면역세포를 직접 항암 세포치료제로 바꾸는 새로운 치료법을 개발했다. 30일 KAIST는 동대학 바이오및뇌공학과 박지호 교수 연구팀이 'CAR-대식세포' 전환 치료법을 개발했다고 밝혔다. 치료법은 인체 종양 내부에 약물을 주입해 대식세포가 이를 흡수하고 암을 인식하는 장치인 CAR 단백질을 생성하도록 유도해, 체내에서 대식 세포가 항암 면역세포인 CAR-대식세포로 전환하는 방식이 골자다. 고형암은 위암·폐암·간암처럼 단단한 덩어리 형태로 자라는 암으로, 면역세포가 종양 안으로 침투하거나 기능을 유지하기 어려워 기존 면역세포치료의 효과가 제한적이었다. 최근 차세대 면역치료로 주목받는 CAR-대식세포는 암세포를 직접 잡아먹는 동시에 주변 면역세포를 활성화해 항암 반응을 확산시키는 장점을 갖는다. 그러나 기존 CAR-대식세포 치료는 환자 혈액에서 면역세포를 채취한 뒤 배양과 유전자 조작을 거치는만큼 시간과 비용 부담이 크고 실제 환자 적용에도 한계가 있었다. 연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 종양 주변에 이미 모여 있는 '종양 연관 대식세포'에 주목했다. 대식세포에 잘 흡수되도록 설계된 지질나노입자에 암을 인식하는 정보를 담은 mRNA와 면역 반응을 깨우는 면역자극제를 함께 실어 체내에서 면역세포를 직접 재프로그래밍하는 전략이다. 이를 토대로 치료제를 종양 내부에 주입하자 대식세포가 이를 빠르게 흡수해 암세포를 인식하는 단백질을 생성하는 동시에 면역 신호가 활성화됐고, 그 결과로 생성된 '강화 CAR-대식세포'는 암세포 제거 능력이 크게 향상돼 주변 면역세포까지 활성화하면서 강력한 항암 효과를 보였다는 게 연구팀 설명이다. 실제 흑색종(피부에 생기는 가장 위험한 암) 동물 모델 실험에서 치료제 주입 결과 종양 성장이 뚜렷하게 억제됐으며, 치료 효과가 국소 부위를 넘어 전신 면역 반응으로 확장될 가능성도 확인됐다. 한국연구재단 중견연구자지원사업의 지원을 받아 수행된 이번 연구는 KAIST 바이오및뇌공학과 한준희 박사가 제1 저자로 참여했으며, 연구 결과는 나노기술 분야 국제학술지 'ACS 나노'에 지난달 18일 게재됐다. 박지호 교수는 “이번 연구는 환자 몸 안에서 바로 항암 면역세포를 만들어내는 새로운 개념의 면역세포치료 전략"이라며 “기존 CAR-대식세포 치료의 가장 큰 한계였던 전달 효율 문제와 면역억제 환경 문제를 동시에 극복했다는 점에서 의미가 크다"고 말했다. 박주성 기자 wn107@ekn.kr

중앙대학교가 지난해 노벨 경제학상 수상자인 제임스 로빈슨 미국 시카고대학교 교수를 초청해 특별한 시간을 마련했다. 중앙대는 지난 22일 서울캠퍼스에서 내년 개교 110주년을 맞아 기획한 세계 석학 초청 강연 프로그램 일환으로 제임스 로빈슨 교수를 초청했다. 제임스 로빈슨 교수는 영국 태생의 경제학자로, 정치경제학과 제도경제학 분야의 세계적 석학이다. 영국에서 경제학 박사학위를 취득한 뒤 현재 미국 시카고대학 해리스 공공정책대학원 교수로 재직 중이다. 세계적 베스트셀러인 'Why Nations Fail(국가는 왜 실패하는가)'와 'The Narrow Corridor(좁은 회랑)' 등을 통해 민주주의, 권력, 국가 역량, 불평등 문제에 대해 대중과 학계에 폭넓은 영향을 미쳐왔다. 이러한 학문적 공로를 인정받아 2024년 노벨 경제학상을 수상했으며, 그의 연구는 오늘날 개발경제학, 정치경제학, 공공정책 분야에서 가장 중요한 이론적 토대 중 하나로 평가받고 있다. 이날 행사는 중앙대 강창희 경제학부 교수(한국경제학회 사무처장)의 개회사를 시작으로 박상규 총장의 환영사, 제임스 로빈슨 교수의 'Why Nations Fail or Succeed' 강연, 질의응답 및 토론의 순서로 진행됐다. 사회는 이근 경제학부 교수(한국경제학회 회장)가 맡았다. 로빈슨 교수는 “국가의 번영과 쇠퇴는 경제의 자연스러운 순환이나 인구 증가·자원 한계로 설명하는 멜서스 이론만으로는 충분히 설명될 수 없다"고 지적하며, 마야 문명과 로마 제국 등 역사적 사례를 통해 경제 흐름이 정치 제도의 전환과 밀접하게 연결돼 있음을 설명했다. 이어 권력을 정당화하는 규범과 사상이 사회의 방향을 결정하는 핵심 요인으로 작용해 왔으며, 이러한 규범이 어떻게 제도화되는지가 사회의 안정성과 지속성을 좌우한다고 말했다. 또 “국가의 번영은 기술이나 경제 법칙의 결과가 아니라 정치 제도와 규범적 선택의 산물"이라는 점을 강조하며, 한국 사회 역시 민주적 제도와 규범을 바탕으로 지속적인 발전 가능성을 갖고 있다고 평가하며 강연을 마무리했다. 박상규 중앙대 총장은 “오늘 뜻깊은 강연은 세계적 석학의 통찰을 직접 접하는 소중한 기회이자 중앙대 구성원 모두에게 의미 있는 성찰의 계기가 되었을 것으로 기대한다"고 말했다. 백솔미 기자 bsm@ekn.kr

숭실대학교가 '2025 창의적 종합설계 경진대회'에서 최우수상 수상으로 4년 연속 수상 쾌거를 이뤘다. 숭실대학교는 산업통상부가 주최하고 한국산업기술진흥원과 공학교육혁신협의회가 주관하는 '2025 창의적 종합설계 경진대회'에서 최우수상(산업통상부장관상)을 수상했다. 이 대회는 전국 73개 대학이 참여하는 '2025 공학페스티벌' 내 대표 경연으로, 컨소시엄 예선을 거쳐 본선 진출팀을 확정하는 방식으로 운영된다. 숭실대는 교내에서 열린 '제15회 숭실 캡스톤디자인 경진대회'에서 대상을 받은 '엔딩요정'팀이 대표로 선발돼 본선 무대에 올랐으며, 탁월한 기술 구현 능력과 문제 해결 역량을 인정받아 최우수상을 받았다. 본선 진출팀인 '엔딩요정'팀(지도교수 이연수)은 산업·정보시스템공학과 박제린·김예나·류주연·장민영 학생, 소프트웨어학부 오영록 학생, 컴퓨터학부 지선의·최서현 학생 등 총 7명으로 구성됐다. 수상작 'AI 기반 대형 공연장 긴급 대피 최적화 서비스'는 공연장 구조와 관객 혼잡도를 분석해 긴급 상황 시 최적의 대피 동선을 안내하는 AI 기반 기술이다. 시뮬레이션 결과 평균 대피 시간을 약 84% 단축했으며, 실시간 관제 시스템과 대피 안내 앱을 통해 관리자와 관람객 모두의 안전 대응을 지원한다. 이번 본선 진출 과정에는 숭실대 공학교육혁신센터가 주관하고 RISE 사업단이 후원하는 '숭실 캡스톤디자인 경진대회'가 중심적 역할을 했다. 이 대회 상위 입상팀이 전국 본선 출전권을 획득하는 구조로 운영되며, 숭실대는 매년 2~3개 팀이 본선에 진출하는 등 경쟁력을 이어가고 있다. 팀장 박제린 학생은 “작은 아이디어에서 출발해 전국 무대까지 도전하며 프로젝트를 발전시킬 수 있었다"며 “팀원들의 노력이 큰 힘이 되었고, 이번 수상은 앞으로의 진로와 도전에 큰 자신감을 줄 것 같다"고 소감을 밝혔다. 백솔미 기자 bsm@ekn.kr

성균관대학교(총장 유지범) 메타바이오헬스학과 김요한 교수가 이끄는 연구팀이 독일 막스플랑크 분자세포유전학 연구소(MPI-CBG)와 공동 연구를 통해 사람의 간 문맥(Periportal) 영역을 몸 밖에서 정밀하게 재현하는 '인간 간 문맥 어셈블로이드(Assembloid)'를 개발하는 데 성공했다. 그동안 과학계는 실험실에서 간 질환을 연구하기 위해 '오가노이드(Organoid, 줄기세포를 배양해 만든 초소형 장기유사체)'를 활용해왔다. 하지만 기존의 간 오가노이드는 간을 구성하는 다양한 세포들 간의 복잡한 상호작용을 완벽히 구현하지 못해 실제 인체 내부의 정교한 구조와 기능을 반영하는 데 한계가 있었다. 이러한 난제를 해결하기 위해 성균관대 김요한 교수팀은 환자의 성숙한 간세포를 실험실에서 직접 증식시키는 기술을 확보하고 이를 오가노이드 형태로 만드는 데 성공했다. 이렇게 만들어진 간세포는 실제 사람의 간처럼 담즙을 배출하는 통로(모세담관)를 갖추고, 약물을 분해하거나 에너지를 대사하는 기능을 장기간 유지했다. 연구팀은 여기서 한 걸음 더 나아가 배양된 '간세포 오가노이드'를 같은 환자에게서 유래한 '담관 오가노이드', 그리고 간의 구조를 지지하는 '간 문맥 섬유아세포'와 결합했다. 마치 레고 블록을 조립하듯 서로 다른 세포들을 정교하게 3차원으로 재구성하여 '간 문맥 어셈블로이드'를 탄생시킨 것이다. '어셈블로이드'란 다양한 종류의 세포나 오가노이드를 조립(Assemble)하여 만든 차세대 인공 조직을 의미한다. 이렇게 만들어진 어셈블로이드는 사람 간의 '문맥 영역'을 그대로 모사했다. 문맥 영역은 간세포와 담관, 혈관 등이 만나 물질 교환이 활발히 일어나는 핵심 부위다. 유전자 분석 결과, 연구팀이 개발한 어셈블로이드는 포도당을 합성하거나 노폐물인 요소를 처리하는 등 실제 인간 간이 수행하는 복합적인 기능을 완벽하게 수행하는 것으로 나타났다. 특히, 간의 위치에 따라 세포들이 각기 다른 역할을 수행하는 '영역 특이성(Zonation)'까지 확인되어 학계의 주목을 받았다. 이번 연구 성과는 동물 실험을 줄이고 환자 맞춤형 치료를 앞당길 수 있다는 점에서 큰 의미가 있다. 연구팀은 어셈블로이드 내의 섬유아세포를 인위적으로 증가시켜 간이 딱딱하게 굳어가는 '간섬유화' 질환 모델을 구현해냈다. 이를 통해 실제 환자의 간경화 과정에서 나타나는 콜라겐 침착이나 세포 사멸 등의 현상을 실험실에서 재현하고 관찰할 수 있게 되었다. 김요한 교수는 “이번 연구는 환자의 조직에서 유래한 다양한 세포들을 하나의 기능적인 조직으로 조립하여 인체 간의 복잡한 구조와 질병 반응을 실험실에서 재현한 세계 최초의 사례"라고 설명하며, “앞으로 간섬유화, 담관 질환, 간암 등 다양한 난치성 질환의 치료법을 개발하고, 환자 개개인에게 맞는 약물을 미리 시험해보는 정밀 의료 플랫폼으로 활용될 것"이라고 밝혔다. 이번 연구는 독일 막스플랑크연구회, 독일 연방교육연구부(BMBF), 유럽연구위원회(ERC) 등의 지원을 받아 수행됐으며 생명과학 분야 세계 최고 권위의 국제학술지인 '네이처(Nature)'에 12월 17일 자로 게재됐다. 김철훈 기자 kch0054@ekn.kr