심민석 교수

기존 광역학 치료는 빛의 조직 침투 깊이가 얕아 심부에 위치한 종양에 적용하기 어렵다는 한계가 있어, 이를 극복하기 위해 깊은 조직까지 투과 가능한 초음파를 활용하는 초음파역학 치료(SDT) 연구를 핵심 과제로 삼고 있습니다. 핵심 기술로는 초음파 조사 시에만 약물을 방출하도록 설계된 초음파 감응형 세포외소포체를 개발했으며, 종양 내 활성산소(ROS) 농도에 반응하여 절단되는 링커 기술을 접목해 정상 조직에서의 비특이적 약물 방출을 억제했습니다. 여기에 압전 나노소재를 활용한 압전역학 치료(PDT)를 결합하여 초음파 에너지를 국소적인 치료 효과로 전환하는 이중 치료 전략을 구현했습니다. 이 기술은 뇌종양(교모세포종)과 같이 접근이 어려운 심부 고형암 치료에 적용되고 있으며, 가천대학교 신소재공학과·약학과 및 가톨릭대학교 약학과와 초음파 유도 압전역학 및 약학적 제형 연구를 공동으로 수행하고 있습니다. In vivo 동물 모델 검증을 통해 전신 독성 없이 종양 성장을 유의미하게 억제하는 결과를 확인했으며, 현재 TRL 4 단계에 도달했습니다.

엑소좀은 높은 생체 적합성과 종양 조직 내 축적을 유도하는 EPR 효과를 지녀 차세대 약물전달 플랫폼으로 주목받고 있으며, 이를 활용한 정밀 약물전달 시스템 개발을 진행하고 있습니다. 핵심 기술로 유전공학적 표면 개질을 통해 혈액뇌장벽(BBB) 투과 효율을 극대화하는 방법을 확립했고, 진단과 치료를 동시에 수행할 수 있는 테라노스틱 엑소좀 기술을 구현했습니다. 이러한 기술은 기존 약물전달체가 접근하기 어려웠던 난치성 뇌질환 치료와 정밀 항암 치료 분야에 적용되고 있습니다. 연구 성과의 상용화를 위해 (주)엑소테라노틱스를 통한 자극-감응성 엑소좀 플랫폼 상용화 및 글로벌 파트너십 확장을 추진하고 있습니다. In vivo 검증을 완료했으며, 엽산으로 개질한 엑소좀 등을 활용해 종양 축적률과 치료 효율의 정량적 향상을 입증했습니다. 현재 TRL 4 단계로, 임상 전 단계 연구가 진행되고 있습니다.

생체 내에서 불안정성이 높은 siRNA의 전달 효율을 높이고, 암세포의 미토콘드리아를 직접 공략하여 에너지 대사를 차단하는 전략이 필요하다는 문제의식에서 출발한 연구입니다. 핵심 기술로 ROS와 GSH에 이중으로 반응하는 디셀레나이드 기반 나노운반체를 개발했으며, 생분해성 양이온성 고분자를 활용한 유전자 침묵(Gene Knockdown) 기술을 구현했습니다. 이 나노운반체는 표적 세포 내 환경 변화에 감응하여 선택적으로 분해되면서 siRNA를 방출하는 방식으로 설계되었습니다. 해당 기술은 유전자 질환 치료뿐 아니라 에너지 대사 차단을 통한 병용 항암 요법에 적용되고 있습니다. In vivo 검증을 완료했으며, 1 nM의 낮은 siRNA 농도에서도 약 63%의 유전자 침묵 효과를 달성해 상용 전달체 대비 우수한 성능을 입증했습니다. 현재 TRL 4 단계에 도달한 상태입니다.