고등과학원 ‘나노 자기유전학’ 연구성과, 2022 국가연구개발 우수성과 100선 선정

자기장으로 뇌기능 원격·정밀 제어하는 자기유전학 기술

[사진. (왼쪽부터) 천진우 고등과학원장, 이정욱 박사, 이재현 교수]

우리 대학교 천진우 고등과학원장이 이끄는 기초과학연구원(IBS) 나노의학연구단 연구팀의 ‘나노 자기유전학(Magnetogenetics)’ 연구성과가 융합기술 분야 우수성과로서 ‘2022 국가연구개발 우수성과 100선’으로 선정됐다. 

과학기술정보통신부와 한국과학기술기획평가원(KISTEP)은 이달 7일 2022년 국가연구개발(R&D) 우수성과 100선을 선정해 최종 발표했다. 올해 우수성과는 정부 지원을 받아 수행한 약 7만 5,000여 연구개발 과제 중 각 부·처·청이 선별 및 추천한 총 852건 후보 성과를 대상으로 평가가 이뤄졌다.

산·학·연 전문가 100명으로 구성된 선정 평가위원회에서 기술 완성도 등 질적 우수성을 평가한 후, 대국민 공개 검증을 거쳐 최종 100건의 우수성과를 선정했다. 우수성과에는 국민이 바라는 대한민국 미래 실현에 기여할 수 있는 다양한 성과가 포함됐다.

천진우 교수팀이 개발한 나노 자기유전학 기술은 자기장을 이용해 뇌의 운동신경을 무선(wireless) 및 원격(remote)으로 정밀 제어하는 기술로, 자기장으로 뇌 신경을 자극해 생체신호를 조절하고 최소한의 수술로 뇌 질환 치료까지 가능한 기술이다.

연구진은 자기장에 감응해 토크 힘(5pN (피코 뉴턴))을 발생하는 ‘나노나침반’을 개발했다. 나노나침반의 토크 힘은 뇌세포의 피에조-1(Piezo-1) 이온 채널을 개방해, 뇌신경 신호 전달이 가능하다. 살아있는 동물(쥐)의 경우 나노나침반을 우뇌의 운동신경 부위에 주입한 후 자기장을 가했을 때, 칼슘 이온이 세포 내로 유입돼 원하는 부위의 운동능력을 촉진했다. 이에 따라 쥐의 왼발 운동신경이 활성화돼 반시계 방향으로 운동했으며, 운동능력이 약 5배 향상했다. 즉, 나노나침반이 자기수용체(magneto-receptor, 磁氣受容體)로 작용해, 뇌세포의 활성 제어가 가능함이 살아 움직이는 동물에서 증명된 것이다.

연구진이 개발한 자기유전학 장치는 MRI 장비와 같은 크기(중심 지름 70cm)에서도 구동이 가능하며 사람의 뇌나 전신에 25mT(밀리 테슬라)의 자기장을 전달할 수 있다. 자기장은 침투력이 높기 때문에 파킨슨병, 암과 같은 난치병 치료에 활용될 것으로 기대되며, 해당 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 머티리얼스(Nature Materials)’에 2021년 게재됐다.

한편, 과학기술정보통신부는 국가 발전을 견인해 온 과학기술의 역할에 대해 국민들의 이해와 관심을 제고하고, 과학기술인의 자긍심을 고취하고자 2006년부터 매년 국가연구개발 우수성과 100선을 선정하고 있다. 고등과학원 IBS 나노의학연구단은 2018년에 이어 두 번째로 명단에 이름을 올리며, 국가연구개발에 기여하고 있다.

고등과학원은 세계 최고 수준의 기초과학 연구와 교육을 목표로 나노의학 융합연구를 수행하며 100년을 바라보는 세계 초일류 수준의 대학 내 기초과학연구소를 지향한다. 고등과학원은 융합 분야의 퍼스트 무버(First Mover) 및 빅 사이언스(Big Science) 창출을 목표로 한다.