스킵네비게이션

○ 강 연 일 : 2019년 11월 1일(금)

○ 강 연 자 : 임 도 진교수(부경대학교 화학공학과 고등이동현상연구실)

그림 1. 영화 ‘스타워즈: 에피소드1’에서 아나킨 스카이워커의 제다이 능력치인 미디클로리안 수치를 휴대용 혈액 진단 키트를 이용해 간단히 알아보고 있는 장면.

○ 연구배경

지금으로부터 정확히 20년 전 영화 ‘스타워즈: 에피소드1’이 개봉될 때만 하더라도 피 한 방울로 환자의 병이나 몸 상태를 병원에 가지 않고 간단히 진단할 수 있다는 이야기는 그야말로 영화에나 나올법한 꿈같은 이야기였다. 하지만 이제는 피 한 방울로 치매를 90%이상 정확도로 진단하고 조기 암의 진단 역시 머지않아 현실이 되는 시기가 도래했다. 이런 걸 가능하게 해 주는 기술이 바로 피 한 방울 같이 아주 작은 양의 유체를 다루는 ‘미세유체’기술이다.

미세유체 기술은 영화가 개봉되기도 전인 약 30년 전부터 개발되어 온 기술로 분석화학 분야에서 시작해서 지금은 의학, 약학, 및 생물학 전 범위에 걸쳐 많은 연구들이 진행되고 있는 연구 분야이다. 하지만 아직 상용화를 통한 실질적인 연구 성과는 도출하지 못한 분야로 기술적 한계를 극복하기 위한 여러 시도들이 이루어지고 있는 분야이기도 하다. 본 강연에서 다루고 있는 디지털 미세유체 기술은 이러한 한계 극복의 한 예로써 기존의 기술들과 차별화되는 새로운 개념을 이용해 기존의 문제점들을 해결하고 새로운 가능성을 제시하고자 한다.

○ 강연내용

본 강연에서는 우선 연구의 배경이 되는 미세유체 기술 전반에 대한 소개를 시작으로 액적 접촉 충전 기반의 디지털 미세유체 기술의 원리 및 시스템을 소개한다. 또한 현재 진행 중인 디지털 전기천공 기술을 이용한 미세조류 형질전환 연구 결과에 대해 설명하고 마지막으로 개인 맞춤형 치료 기술 등 본 기술로 구현 가능한 미래 기술 분야에 대한 소개를 한다.

약 15~30 uL 정도 되는 피 한 방울에는 적혈구가 약 1.5억개 백혈구는 약 30만개가 들어 있으며 치매를 판정할 수 있는 치매 표지 단백질도 약 10만개 정도 들어 있어서 피 한 방울만 가지고도 환자의 기본적인 건강상태 뿐 아니라 치매나 암 등을 판정할 수 있다. 피 한 방울처럼 매우 작은 양의 유체를 다루는 미세유체 기술은 최근 휴먼 온 어 칩 개념 등으로 발전하여 새로운 신약 개발, 개인 맞춤형 치료 등 응용 분야를 넓혀가고 있다.

본 강연에서 다루는 액적 접촉 충전 현상 기반의 디지털 미세유체 기술은 이러한 미세유체 기술의 가능성을 더욱 높일 수 있는 많은 장점들이 있는 새로운 기술로 본 연구팀에 의해 독자적으로 개발되어 2011년 미래 유망 국가 기술로 선정된 국내 기술이다. 현재 본 기술은 디지털 전기천공 기술로 발전되어 유전공학 분야에서 유용하게 이용될 수 있는 기술로 개발이 진행 중이다. 향후 본 기술은 3D 세포 배양 기술 등으로 발전시켜 줄기세포 연구 및 개인 맞춤형 암 치료 기술 등에 활용될 예정이다.

○ 연구팀 및 연구 소개

부경대학교 화학공학과 임도진교수의 고등이동현상 연구실은 교육부의 지역우수과학자 연구지원 사업으로 “고효율 크리스퍼 유전자 편집을 위한 액적 전기천공 연구”를 수행하고 있다. 임도진 교수는 액적 접촉 충전 현상에 기반 한 디지털 전기천공 기술을 세계 최초로 국내 토종 기술로 개발하여 이 분야의 세계적 경쟁력을 확보하였으며 이 분야 연구에 있어서 선구자적 역할을 해 오고 있다. 이러한 노력으로 임도진 교수는 2016년 ‘기초연구 우수성과 50선’에 선정되어 교육부총리 표창을 받았으며, 이슈메이커, 월간인터뷰 등의 잡지에 그 성과가 홍보되었다.

본 연구결과는 유전자 편집 기술의 획기적인 효율 증가를 통해 유전자 편집 기술의 우위를 확보할 수 있고 자동화된 세포 배양, 관리 및 유전공학을 수행할 수 있는 자동화 세포 엔지니어링 플랫폼을 제공하여 생명과학 분야의 연구 생산성을 획기적으로 높일 수 있을 것으로 기대된다. 이를 통해 우리나라 생명과학 분야의 국가 기술 경쟁력을 높일 수 있을 것으로 기대된다.