Yonsei Advanced Science Institute

고등과학원 ‘나노 자기유전학’ 연구성과, 2022 국가연구개발 우수성과 100선 선정
자기장으로 뇌기능 원격·정밀 제어하는 자기유전학 기술

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.