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Nano Lett., January 4, 2021 | https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c03917
Rapid Diagnosis of Coronavirus by RNA-Directed RNA Transcription Using an Engineered RNA-based Platform

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드

2020년, 코로나바이러스가 대유행을 하면서, 이를 진단하기 위한 수많은 연구들이 진행되어 왔습니다. 가장 일반적인 바이러스 진단 기술로서 reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR)이라고 하는 기술이 널리 연구되었고, 상용화가 되어 왔습니다. 이외에도 reverse transcription에 기반한 Reverse transcription loop-mediated isothermal amplification (RT-LAMP), CRISPR 기반의 디텍팅 시스템 등이 개발되어 왔습니다. 이들은 공통적으로 reverse transcription을 통한 complementary DNA (cDNA)의 생성과 이를 증폭시키기 위한 프라이머 DNA의 디자인이 필수적이기 때문에 팬데믹 초기에 진단 키트의 개발에 필요한 시기동안 진단 수요를 충족시키지 못할 수 있기 때문에, 저희는 새로운 접근 방법으로 바이러스를 진단할 수 있는 방법에 대해 생각해보게 되었습니다.

저희는 RNA로부터 RNA를 직접적으로 전사시키는 효소인 RNA-dependent RNA polymerase (RdRP)의 유전정보가 코로나바이러스 내의 RNA에 포함되어 있다는 점에 착안하여, 코로나바이러스에 감염되었을 때 감염 세포 내에서 RdRP 단백질을 탐지하는 방향으로 감염 여부를 판단하는 방법을 제시하였습니다. 이 방법은 다양한 바이러스의 감염여부를 하나의 플랫폼으로 진단할 수 있는 범용적 진단 시스템으로서 활용이 가능하다는 장점이 있습니다. 본 연구팀이 제작한 RNA 플랫폼은 RdRP 단백질의 존재에 의해 전사과정이 진행되면서 그에 따른 형광 신호가 실시간으로 증가됨을 확인할 수 있었고, 감염여부를 30분 이내에 진단할 수 있었고, 이는 코로나바이러스 사태 이후에도 다양한 바이러스성 질병들에 대해서 활용될 수 있을 것으로 기대합니다.

2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.

저는 서울시립대학교 화학공학과 지능형 생체나노소재 연구실에서 이종범 교수님 지도하에 연구를 진행하고 있습니다. 저희 연구실은 핵산을 고분자라는 재료적인 측면에서, 약물전달에 활용할 수 있는 핵산 기반 나노입자나 하이드로젤과 같은 다양한 구조체를 개발하는 연구를 하고 있습니다. 핵산은 일반적인 고분자들과는 다르게 나노 단위에서 조작이 가능하기 때문에 매우 미세한 구조적 설계가 가능하다는 장점이 있고, 이를 활용하여 유전자 치료나 면역 치료에 응용할 수 있는 재료를 개발하기 위해 노력하고 있습니다. 또한 이번 연구성과처럼 병원성 물질을 진단할 수 있는 재료나 기술을 개발하기 위한 연구도 함께 진행하고 있습니다. 현재는 이종범 교수님 지도하에 4명의 박사과정, 3명의 석사과정 그리고 2명의 학부과정생이 연구에 참여하고 있습니다. 
 

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3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

저희가 하는 연구는 질병 치료나 병원성 물질들을 탐지하는 데에 활용될 가능성을 제시하는 기초연구들로서, 사회의 모든 이목이 집중되어 있는 코로나바이러스 사태와 같은 팬데믹 상황과 직접적인 관련이 있는 연구를 한다는 점에서 자부심을 느낄 수 있었습니다.

4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?

가장 중요한 부분은 연구분야에 대한 관심과 열정이라고 생각합니다. 진학하고자 하는 분야에 대한 관심이 높고 다른 연구자들의 연구를 보는 것이 흥미로워야 연구 기간 동안 마주할 많은 어려움에도 지치지 않고 계속해서 발전해 나갈 수 있는 것 같습니다. 두 번째로는 관심있는 분야에 계신 선배들에게 적극적으로 컨텍 해보고 자세한 얘기를 들어보는 것을 추천합니다. 각 연구실마다 서로 다른 연구실의 분위기, 사람들, 연구분야 특이적인 성격이 있는 것 같습니다. 그런 부분들을 미리 체크해볼 수 있는 방법 중 가장 확실한 방법이 선배들과의 대화인 것 같습니다. 마지막으로, 단기적인 실험의 실패에 대한 좌절감이나 두려움을 크게 느끼지 않을 멘탈도 중요하다고 생각합니다. 한번에, 계획한 모든 실험이 성공적인 연구는 없습니다. 원하는 결과를 얻지 못했을 때에도 크게 실망하거나 좌절하지 않는 멘탈이 장기적으로 연구를 끌어갈 수 있는 데에는 필요한 부분이라고 생각합니다.

5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

이번의 기초연구 성과인 RdRP 단백질을 이용한 바이러스 진단이라는 컨셉을 실용화 단계로 가기 위한 추가적인 연구들을 진행할 계획입니다. 이와 더불어, 핵산 기반의 기능성 하이드로젤 개발과 이를 활용한 다양한 질병 치료 및 상처 치유제에 대한 연구를 진행할 계획입니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들....

이 연구를 마무리하기까지 도움을 주셨던 많은 분들에게 감사 인사를 전하고 싶습니다. 가장 먼저, 부족한 저를 항상 믿어 주시면서, 더 나은 연구자로 나아갈 수 있도록 지도해주시는 이종범 교수님께 감사의 인사를 전하고 싶습니다. 그리고, 박사 과정을 먼저 밟은 선배로서 연구적인 조언을 아끼지 않고, 연구실의 모범이 되어주었던 김혜진 학생에게 감사드립니다. 그 외에 연구실 생활에 있어서 많은 가르침을 주었던 먼저 계셨던 선배님들과 때로는 저보다 더 좋은 아이디어로 연구에 도움을 주는 후배들, 그리고 기쁜 일이나 슬픈 일이나 같이 공감해주시고 항상 많은 도움 주시는 유기영 선생님께도 감사드립니다.

마지막으로 항상 저를 지지해 주시고 응원해주시는 부모님께도 감사한다고 말씀드리고 싶습니다. 앞으로 더 발전된 연구자가 되도록 노력하겠습니다.

Category: Nanobio, Biotechnology, Pharmacology
등록일 2021.01.14
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