이현수

비천연 아미노산 및 단백질 기능 제어 기술

본 연구실은 생체 내 단백질의 기능을 정밀하게 조절하고, 새로운 기능을 부여하기 위해 비천연 아미노산(unnatural amino acids) 도입 기술을 개발하고 있습니다. 유전코드 확장(genetic code expansion) 기술을 활용하여 특정 위치에 원하는 비천연 아미노산을 삽입함으로써, 단백질의 구조와 활성을 혁신적으로 변화시키는 것을 목표로 합니다. 이러한 연구는 기존 생체 시스템의 한계를 극복하고 생명공학 및 의약학 분야의 난제를 해결하는 데 기여합니다. 본 연구실은 아미노아실-tRNA 합성효소(aminoacyl-tRNA synthetase)를 공학적으로 재설계하여 새로운 코돈(codon)과 비천연 아미노산 간의 특이적인 결합을 유도합니다. 이를 통해 세포 내에서 위치 선택적으로 단백질을 표지하거나, 새로운 기능성 그룹을 도입하는 독창적인 방법을 개발하고 있습니다. 특히, 기존에는 불가능했던 특정 아미노산 잔기에만 화학적 변형을 가함으로써, 단백질의 복잡한 기능을 이해하고 조작하는 데 필요한 핵심 도구를 제공합니다. 개발된 비천연 아미노산 도입 및 단백질 기능 제어 기술은 신약 개발 과정에서 표적 단백질의 작용 기전을 규명하거나, 치료용 단백질의 안정성과 효능을 향상시키는 데 직접적으로 활용됩니다. 또한, 질병 관련 단백질의 활성을 정밀하게 조절하여 새로운 치료 전략을 제시하고, 생체 내 복잡한 신호 전달 과정을 시각화하는 데 기여함으로써 기초 생명과학 연구는 물론 정밀의학 분야 발전에 필수적인 기반 기술을 제공합니다.

유전코드 확장 기반 고감도 바이오센서 개발

본 연구실은 유전코드 확장 기술을 기반으로 다양한 생체 물질 및 환경 오염 물질을 정밀하게 검출할 수 있는 고감도 바이오센서를 개발하는 데 주력하고 있습니다. 질병 진단, 환경 모니터링, 식품 안전 등 광범위한 분야에서 실시간으로 신뢰성 있는 정보를 제공하는 혁신적인 진단 도구 개발을 목표로 합니다. 특정 저분자 물질에만 선택적으로 반응하는 단백질을 설계하고, 여기에 형광 공명 에너지 전이(FRET)를 유도할 수 있는 비천연 아미노산을 도입하여 고유한 센싱 메커니즘을 구현합니다. 특히, L-메티오닌, L-류신, L-글루타민 등 다양한 아미노산을 비롯한 저분자 물질을 고감도로 검출하는 FRET 기반 센서 기술은 독자적인 접근법과 높은 선택성을 자랑합니다. 이러한 센서는 기존의 복잡하고 시간이 오래 걸리는 분석법에 비해 빠르고 간편하며, 미량의 물질도 정확하게 감지할 수 있습니다. 개발된 바이오센서는 질병의 조기 진단 및 진행 상황 모니터링에 활용되어 정밀 의료 구현에 기여합니다. 또한, 환경 유해 물질 감지나 식품 품질 관리 등 다양한 산업 분야에서 현장 진단(Point-of-Care Testing) 솔루션으로 적용될 수 있습니다. 본 연구는 생체 분자 검출 기술의 한계를 넘어 실질적인 사회적, 경제적 가치를 창출하며 인류의 건강과 안전 증진에 중요한 역할을 수행합니다.

항체-약물 접합체(ADC) 및 정밀 신약 개발

본 연구실은 정밀 의학의 핵심인 항체-약물 접합체(ADC) 기술을 개발하여 부작용을 최소화하고 치료 효과를 극대화하는 혁신적인 신약 개발에 기여하고 있습니다. 특히, 암 치료 분야에서 표적 특이성을 높인 차세대 ADC 플랫폼 구축을 목표로 합니다. 위치 선택적 단백질 표지(site-selective protein labeling) 기술을 활용하여 항체의 특정 위치에만 약물을 정확히 접합시키는 독보적인 방법을 개발하고 있습니다. 비천연 아미노산 도입 및 바이오직교 화학(bioorthogonal chemistry)을 결합하여 균일한 약물-항체 비율(DAR, Drug-to-Antibody Ratio)을 가진 ADC를 생산함으로써 약물의 안정성과 유효성을 향상시킵니다. 이러한 기술은 기존 ADC의 한계점인 이질성(heterogeneity) 문제를 해결하고, 약효 증대 및 부작용 감소에 결정적인 역할을 합니다. 개발된 ADC 합성 기술은 암세포에 선택적으로 약물을 전달함으로써 정상 세포 손상을 최소화하고, 환자 맞춤형 정밀 항암 치료제 개발을 가속화합니다. 이는 기존 항암 요법에 비해 월등히 높은 치료 효과와 안전성을 제공하며, 난치성 질환 치료의 새로운 패러다임을 제시할 수 있습니다. 본 연구는 신약 개발의 성공률을 높이고 환자들의 삶의 질을 향상시키는 데 중요한 역할을 수행하며, 제약 산업의 혁신을 선도할 잠재력을 가지고 있습니다.