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교육칼럼/ 프라피스 의학 리서치 첫 성공사례

2010-04-19 (월)

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이종빈 박사 (프라피스 교육센터)

통계학적으로 볼 때에 과학을 좋아하는 학생들 중의 90% 이상은 성장하여 과학분야를 전공하게 되고 과학분야에 종사한다. 따라서 조기에 만들어지는 리서치 경력은 학생들에게 탁월한 이력서의 첫 리스트를 돋보이게 하는 역할을 한다. 특히 과학분야의 전문가나 교수가 되고자하는 학생들에게 리서치 경력의 중요성은 아무리 강조해도 지나치지 않다. 중고등학생에서 대학생, 심지어 기성 교수들에게까지 본인들이 학회에 발표한 초록과 포스터와 크고 작은 논문들은 이력서를 작성할 필요가 있을 때마다 기록한다.

미국에서는 고등학교와 대학교의 평균 내신성적(GPA)이 아무리 중요하다고 해도 대학이나 대학원에 지원하기 위한 목적을 제외하고 그 GPA는 취직할 때에 물어보지도 않는다는 것을 아는가? 반면에 초록발표와 같은 전문과학자로서의 활동은 자신의 경력으로 언제나 기록에 넣어, 심사위원이나 인터뷰하는 사람들에게 눈에 뜨이게 마련이다. 지난 2월 프라피스에 근무하는 왕박사가 이끄는 인슐린팀에 소속된 3명의 한인 고등학생은 첫번째 초록을 제출하였다. 이들은 매주 토요일 3시간씩 당뇨병과 인슐린전달에 관한 연구논문들을 읽고 서로 토론하며 필요한 화학물질을 결정하고, 동물실험에 필요한 기술들을 섭렵했다.

즉 연구팀이 첫 미팅을 시작한지 약 4개월 동안 이들은 주사로만 맞아야 하는 인슐린을 어떻게 먹는 인슐린으로 개발할 수 있는지에 관한 논문을 읽으면서 토론하는 가운데 자체적으로 문제점을 파악하고 이해하면서 연구방향을 정할 수 있었다. 인슐린은 단백질계통의 약품이기 때문에 입으로 섭취하면 소화기계통의 낮은 pH와 단백질분해효소와 같은 환경을 겪으면서 모두 분해된다.
그러나 어떤 화학물질을 인슐린과 혼합하여 에피씨리얼 조직으로 전달하면 어느 정도는 순환계로 흡수되어 놀랄만한 혈당수치를 떨어뜨린다. 연구팀은 체외세포 (In Vitro)연구로 발표된 논문에서 얻은 데이터를 검토하여 여덟 가지의 화합물을 선택했다. 이렇게 선택된 화합물을 인슐린과 함께 혼합하여 흰쥐의 직장 안으로 주입한 후에 예정된 시간마다 혈당을 측정했다. 직장으로 전달하면 음식효과, 낮은 pH와 효소의 분해력 등을 피할 수 있기 때문이다.

이와 같이 얻어진 데이터를 사용하여 일련의 화합물이 인슐린을 혈액 속으로 들어 갈 수 있도록 유도시키는 인자와 매커니즘이 무엇인지를 연구했다. 체내모델(In Vivo)에서 얻은 데이터가 체외모델에서 얻은 데이터와 일치하는지 일치하지 않는지를 찾아내는 것이 중요하다. 왜냐하면, 많은 의학 및 약학 과학자들은 체외세포모델이 동물체내에서 일어나는 전달현상을 예측할 수 있을 것으로 믿고 데이터를 발표하고 있다. 하지만 체외세포모델에 비하여 동물체내모델은 훨씬 복잡하여, 어떤 단순한 이론이나 실험을 통하여 실제 상태를 예상하기는 쉽지 않다.

인슐린 연구는 먼저 포지티브 컨추럴과 네거티브 컨추럴로 시작했다. 포지티브 컨추럴이란, 최대한의 효과를 만들어 보는 것이다. 예를 들어, 본실험에서는 인슐린을 증류수에 녹여서 근육주사로 혈액중의 인슐린농도를 높게 하여, 이에 반응하는 혈당저하수치를 측정하였다. 실험결과 최대 50%의 혈당이 떨어졌으며, 네거티브 컨추럴을 위해서, 전달촉진 화합물을 혼합하지 않고서, 인슐린을 직장으로 전달했을 때 혈당의 하강효과는 전혀 확인할 수 없었다. 다음에는 동일한 인슐린에 전달촉진 화합물A를 낮은 농도 (5mg/kg)와 높은 농도(15 mg/kg)를 혼합하여 직장으로 전달하였더니, 혈당의 하강효과를 즉시 측정할 수 있었다. 낮은 농도에서는 12%, 높은 농도에서는 28%의 혈당하강을 얻을 수 있었다. 이 실험에 의해서, 연구팀은 높은 농도, 즉 15 mg/kg 전달촉진 화합물이 적절한 농도라는 사실을 알아 낼 수 있었다.

계속된 연구에서는 동일한 계열의 화합물을 탄소의 숫자와 반응그룹을 고려하여 8종류의 전달촉진제를 선택하였다. 지금은 예비실험에서 얻은 수치 5mg/kg농도의 전달촉진 화합물을 인슐린과 혼합하여 직장으로 전달하며 측정하고 그 결과를 분석하였다. 지금까지 얻은 데이터는 금년 7월 오레곤 포틀랜드시에서 있을 제약전달학회 (Controlled Release Society)에 초록과 포스터로 발표할 예정이다. 이와 같이 훈련된 학생들은 전문가로서의 경력 뿐 아니라 대입시나 의과대학 지원 시에 에세이, 인터뷰, 추천서등에서 다른 학생들보다 월등히 좋은 점수를 받게 된다. 단지 연구기회를 갖기가 쉽지 않았다. 벌써, 여름방학을 준비할 때이다. 학생들은 각 학교의 과학프로그램, 대학이나 연구소의 인턴프로그램을 찾아서 조속히 등록해야 한다.