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심방 사이 구멍 심방중격결손' 3차원 초음파 진단 시술 성공률 99.7%

‘3차원 경식도 심장초음파’ 이용한 심방중격결손 경피적 폐쇄술의 결과 입증 “시술 전 심장결손 모양·크기 정확 측정해 시술 오류·시간 단축, 합병증 위험 줄이고 방사선 노출 감소” 서울아산병원 심장내과 송종민 교수팀

심방 사이 구멍 심방중격결손' 3차원 초음파 진단 시술 성공률 99.7

심방중격결손은 심장의 우심방과 좌심방 사이의 벽에 구멍이 있어 혈액이 우심방으로 새는 선천성 심장기형이다. 카테터를 통해 폐쇄 기구를 넣어 심방 사이의 구멍을 막는 시술로 치료하는 경우가 많다. 이때 심방의 구멍 크기에 딱 맞는 폐쇄 기구 크기를 선택하는 것이 중요하지만, 폐쇄 기구의 크기를 선택하는 표준화된 국제적 지침이 없는 상황이었다. 서울아산병원 심장내과 송종민 교수팀이 심방중격결손 경피적 폐쇄술을 시행하기 전 ‘3차원 심장초음파’를 이용해 심방 구멍의 크기와 모양을 정밀하게 측정해 폐쇄 기구를 선정한 결과, 시술 성공률이 99.7%에 달해 안전성과 효율성을 크게 높일 수 있다는 연구 결과를 최근 발표했다. ▲서울아산병원 심장내과 송종민 교수 3차원 심장초음파를 이용한 심방중격결손 경피적 폐쇄술의 결과를 입증한 최대 규모의 연구인 만큼, 폐쇄 기구의 크기를 결정하는 가이드라인 확립에 기여할 것으로 기대된다. 심방중격결손은 대개 증상이 없어 신생아 때 검진으로 진단되거나 혹은 성인 이후 증상이 시작돼 진단받는 경우가 많다. 심방의 구멍을 통해 혈액이 우심방으로 새면서 피로감이나 숨 가쁜 증상을 느끼게 되고 심한 경우 심부전, 폐고혈압, 부정맥, 뇌졸중 등 심각한 합병증으로 이어질 수 있어 치료가 필요하다. 최근에는 가슴을 직접 여는 수술 대신, 다리 정맥을 통해 카테터를 삽입해 심방 사이의 구멍에 폐쇄 기구를 고정해 결손을 막는 경피적 폐쇄술이 주로 시행되고 있다. 이때 폐쇄 기구의 크기가 심방의 구멍에 비해 너무 작은 경우에는 기구가 고정되지 않고 빠질 위험이 있다. 너무 큰 경우에는 주위 조직을 지속적으로 자극해 손상을 초래할 수 있어 적합한 크기의 폐쇄 기구를 결정하는 것이 매우 중요하다. 폐쇄 기구의 크기를 결정하기 위해 기존에는 시술 도중 풍선을 심방 결손 부위에 넣어 부풀린 뒤 직경을 측정하는 ‘풍선 크기 측정법’을 주로 사용해 왔다. 이때 심방중격을 과도하게 늘릴 수 있어 실제보다 큰 기구를 선택할 가능성이 있고, 측정 시간이 길어지면 드물게 심장 손상 등의 합병증을 초래할 수도 있었다. 이에 초음파가 장착된 내시경을 식도로 삽입해 심장의 상태를 3차원 영상으로 관찰하는 ‘3차원 경식도 심장초음파’가 최근 사용되고 있다. 심장 내부의 구조를 다양한 각도에서 선명하게 확인할 수 있다. 송종민 교수팀은 2016년 9월부터 2024년 5월까지 서울아산병원에서 3차원 경식도 심장초음파를 활용해 시술 전 폐쇄 기구 크기를 미리 결정한 뒤 경피적 폐쇄술을 받은 성인 심방중격결손 환자 748명을 대상으로 시술 결과를 평균 1.6년간 추적 관찰했다. 그 결과 시술 성공률은 99.7%였으며, 추적 관찰 기간 동안 심장을 원인으로 한 사망은 한 건도 없었다. 748건 중 기구의 기능 이상으로 실패한 2건을 제외하고, 시술 중 폐쇄 기구 크기 재선택이 필요한 케이스는 단 1건이었다. 수술로 전환된 케이스도 1건에 그쳤다. 3D 초음파 영상을 활용해 시술 전 심방 구멍의 최대 및 최소 직경을 정확하게 측정해 재수술이나 시술 오류가 대폭 감소한 것으로 해석됐다. 또한 3D 초음파 영상을 통해 시술 전 기구 크기를 미리 결정함으로써 시술 시간도 대폭 감소했다. 평균 시술 시간은 18분으로, 기존 풍선 크기 측정법의 평균 시술 시간인 45~66분에 비해 절반 이상 단축됐다. 송종민 서울아산병원 심장내과 교수는 “3차원 경식도 심장초음파를 이용해 시술 전 심방중격결손의 크기와 모양을 정확히 평가하면, 풍선 측정 과정에서 발생할 수 있는 합병증 위험을 줄이고 시술 시간과 방사선 노출도 감소시킬 수 있다”며, “이번 연구결과를 통해 환자들의 심방중격결손 모양이 약 25%가 타원형으로, 결손의 가장 긴 방향이 환자마다 매우 다양하다는 점을 밝혀냈다. 기존 풍선 크기 측정법을 활용하면 구멍 크기가 최대 35%까지 과소평가될 위험이 있는데, 이를 고려하면 3차원 경식도 심장초음파 측정으로 폐쇄 기구 크기를 정하는 것이 가장 좋은 방법이 될 수 있다”고 말했다. 이번 연구결과는 세계적인 국제학술지인 ‘유럽심장학회 심혈관영상학회지(European Heart Journal – Cardiovascular Imaging, 피인용지수 6.6)’에 최근 게재됐다. 한편 서울아산병원은 국내 성인 심방중격결손 환자 5명 중 1명을 치료하며 심장 치료를 선도하고 있다. 풍선 크기 측정법 대신 3차원 경식도 심장초음파를 이용한 폐쇄 기구 크기 결정을 임상 현장에 활발히 적용하고 있으며, 3차원 심장초음파 검사로 경피적 폐쇄술에 적합하지 않은 결손의 형태를 사전에 선별함으로써 불필요한 시술을 피하고 최적의 치료를 시행해 환자들의 삶의 질을 높이고 있다. ▲심방중격결손 경피적 폐쇄술 중 심장초음파로 결손 부위를 정밀하게 확인하고 있는 송종민 서울아산병원 심장내과 교수(왼쪽)

mRNA 활용 차세대 신약개발 위한 원천기술 확보

mRNA 백신과 치료제 개발 과정의 난제 해결할 차세대 DNA 템플릿 ‘NiloT 개발 dsRNA 생성 억제및 고순도 mRNA 생산 및 면역 반응 감소 효과 확인 건국대학교 김동은 교수(융합생명공학과) 연구팀

mRNA 활용 차세대 신약개발 위한 원천기술 확보

건국대학교 김동은 교수(융합생명공학과) 연구팀이 mRNA 백신과 치료제의 효능을 떨어뜨리고 부작용을 유발하는 고질적인 난제를 해결할, 혁신적 생산공정 원천기술을 확보했다. 최근 바이오 의약품 시장은 mRNA를 활용한 백신과 치료제 개발이 활발하지만, 합성 과정에서 발생하는 불순물인 ‘이중가닥 RNA(double-stranded RNA, 이하 dsRNA)’가 인체 내에서 과도한 면역 반응을 일으켜 단백질 발현을 방해하고 약효를 저해하는 것이 큰 걸림돌이었다. 연구팀은 이러한 문제를 근본적으로 해결하기 위해, 합성 후 별도의 정제 과정을 거치는 기존 방식 대신 DNA 주형 설계 단계에서부터 dsRNA 생성을 차단하는 차세대 DNA 템플릿 공학 전략으로 ‘NiloT(Nicked Low-dsRNA Template)를 개발했다. ▲김동은 교수(왼쪽)과 이고은 석사과정생(오른쪽) 이번 연구 성과는 핵산 분야 최고 권위의 학술지인 ‘Nucleic Acids Research’(IF=13.1, 상위 3.9%)에 지난 1월 15일자로 온라인 게재됐고, 생물학연구정보센터(BRIC)의 ‘한국을 빛내는 사람들(한빛사)’ 논문으로도 선정됐다. 현재 mRNA 생산에 사용되는 ‘IVT(시험관 내 전사) 공정’에서는 의도치 않게 DNA 말단에서 역방향으로 합성되는 ‘역전사’ 현상이 발생하며 dsRNA 불순물이 만들어진다. 기존 업계는 이를 제거하기 위해 막대한 비용과 시간을 들여 복잡한 정제 공정을 거쳐야 했으며, 이 과정에서 mRNA의 수율이 떨어지는 한계가 있었다. 김동은 교수팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 사후 정제 방식이 아닌, ‘DNA 템플릿’ 설계 단계에서 dsRNA 생성 원인을 차단하는 전략에 주목했다. 연구팀은 dsRNA의 주요 발생 원인이 프로모터와 상관없이 DNA 말단에서 거꾸로 일어나는 역전사 현상임을 규명하고, 이를 차단하기 위해 DNA 템플릿의 비주형 가닥에 미세한 틈인 ‘Nick’을 도입하는 ‘NiLoT(Nicked Low-dsRNA Template)’ 기술을 세계 최초로 제시했다. 이 기술을 적용하면 전사 과정에서 RNA:DNA 혼성체(R-loop)가 형성되면서 가닥 치환(Strand displacement)이 유도되어, 역전사 반응이 물리적으로 차단되고 dsRNA 생성이 크게 억제된다. 실험 결과, NiLoT 전략은 mRNA 합성 수율 손실 없이 dsRNA 불순물 생성을 획기적으로 줄였으며, 짧은 길이의 mRNA부터 코로나19 백신과 같은 긴 길이의 mRNA까지 폭넓게 적용 가능함을 확인했으며, 최신 염기 변형 기술과도 완벽하게 호환되는 범용성을 보여주었다. 인간 세포 실험에서도 NiLoT 방식으로 생성된 mRNA는 선천성 면역 반응인 인터페론-β 분비를 최소화하는 동시에 목표 단백질 발현 효율을 크게 향상시켜, 면역 부작용을 일으키지 않을 차세대 mRNA 바이오 신약 개발에 활용할 수 있는 원천기술임을 입증했다. 김동은 교수는 “NiLoT 기술은 추가적인 효소나 복잡한 정제 공정 없이도 고순도의 mRNA를 생산할 수 있는 혁신적인 원천기술”이라며, “급성장하는 mRNA 백신 및 치료제 시장에서 국산 RNA제조 기술의 글로벌 경쟁력을 높이는 데 기여할 것으로 기대한다”고 말했다. 이번 연구에는 건국대 융합생명공학과 이고은 석사과정생이 제1저자로, 김동은 교수가 교신저자로 참여했으며, 본 연구는 한국연구재단 바이오의료기술개발사업과 김동은 교수의 교원창업기업 ㈜유니원팜젠(Uniwon PharmGene Co. Ltd.)의 R&D 프로젝트 지원을 받아 수행됐다. ▲NiLoT 전략에 의한 dsRNA 생성 억제 메커니즘 개념도 ▲NiLoT 전략을 이용한 고순도 mRNA 생산 및 면역 반응 감소 효과 데이터

난치성 질환 원인 밝힐 ‘정밀 검사기’ 개발

치매, 파킨슨병, 당뇨병 등 신경 퇴행성 및 대사 질환 치료제 개발을 위한 새로운 분석 지평 제시 단백질이 중간 단계 구조까지 정확하게 식별해낼 수 있는 ‘최대 엔트로피’ 기법 적용 기초지원硏-DGIST 공동 연구팀

난치성 질환 원인 밝힐 ‘정밀 검사기’ 개발

한국기초과학지원연구원(원장 양성광, 이하 KBSI) 이영호 박사 연구팀은 대구경북과학기술원(총장 이건우, 이하 DGIST) 뇌과학과 유우경 · 뉴바이올로지학과 김진해 교수 연구팀과의 협업을 통해, 형태가 고정되지 않아 분석이 까다로웠던 ‘무정형 단백질(Intrinsically Disordered Proteins, IDP)’의 구조를 원자 수준에서 정밀하게 파악할 수 있는 혁신적인 분석 기술을 개발했다고 25일 밝혔다. 단백질은 정형화된 3차원 입체 구조를 가질 때 정상적인 기능을 수행한다고 알려져 있으나, 인체 단백질의 약 3분의 1은 마치 흐물거리는 실타래처럼 특정한 구조나 형태 없이 끊임없이 변화하는 ‘무정형 단백질’이다. ▲(왼쪽부터) DGIST 유우경·김진해 교수, 전주형 석박통합과정생, KBSI 이영호 박사 이러한 단백질들은 세포 내 신호 전달 등 필수적인 역할을 수행하지만, 비정상적으로 변형되거나 뭉치게 될 경우 치매로 대변되는 알츠하이머‧ 파킨슨병과 같은 신경 퇴행성 질환 및 이형 당뇨병과 같은 대사질환을 유발하는 핵심 원인이 된다. 하지만 워낙 변화무쌍하게 움직이는 탓에 다양한 질환 발생 과정에서 나타나는 구체적인 변형 기전을 밝혀내는 데에는 기술적 한계가 존재해 왔다. 연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 컴퓨터 시뮬레이션 기술과 실제 실험 데이터를 결합하는 최적화 융합 전략을 수립했다. 연구팀은 먼저 인공지능(AI) 모델과 고도의 시뮬레이션, 단백질 정보 은행(이하 PDB)의 구조에 관련된 정보를 활용해 단백질이 가질 수 있는 수만 가지의 구조적 후보군을 생성했다. 이후, 실제 실험을 통해 얻은 핵자기공명분광학(이하 NMR) 데이터를 이 후보군에 대조하여 실제 단백질 상태에 가장 근접한 구조에 높은 가중치를 부여하는 ‘최대 엔트로피’ 기법을 적용했다. 이 기술은 단백질이 아주 짧은 순간만 형성하는 중간 단계의 구조까지 정확하게 식별해낼 수 있다는 점이 가장 큰 특징이다. 특히 이번 성과는 KBSI 이영호 박사 연구팀의 정밀 NMR 실험 데이터 지원이 결정적인 역할을 했다. 고체나 결정상태가 아닌 용액상태 단백질의 구조를 원자 수준에서 들여다볼 수 있는 KBSI의 정밀한 NMR 데이터는 연구팀이 개발한 알고리즘이 실제 단백질의 물리적 특성을 정확히 반영하고 있는지 검증하고 피드백하는 결정적인 역할을 했다. 나아가 이를 통해 연구팀은 온도나 유전자 변이에 따라 단백질 구조가 어떻게 변화하는지 정밀하게 추적하는 데 성공했다. DGIST 유우경 교수는 “이번 연구는 DGIST의 슈퍼컴퓨팅 AI 교육연구센터의 계산 자원과 고도화된 계산 과학 기술과 KBSI의 세계적인 정밀 분석 인프라와 분석기술이 유기적으로 결합하여 거둔 값진 성과”라며, “그동안 분석이 불가능했던 무정형 단백질의 구조적 비밀을 규명함으로써, 향후 치매 등 난치성 질환의 발병 기전을 이해하고 이를 제어하는 치료제 개발에 중요한 분석 도구가 될 것으로 기대한다”고 밝혔다. KBSI 이영호 박사는 “향후 DGIST와의 지속적 협업을 통해 무정형 단백질과 질환 단백질을 타겟으로 한 구조 연구 툴 개발을 지속할 계획”이라며, “KISTI(한국과학기술정보연구원)와 함께 세계 3대 PDB인 PDBj를 기반으로 한 ‘한국형 PDB(PDBj in Korea)’를 구축해 고정된 3차원 구조가 없는 무정형 단백질의 구조 아카이브를 마련하겠다”고 말했다. 본 연구결과는 한국연구재단(NRF)과 한국기초과학지원연구원(KBSI) 등의 지원을 받아 수행되었다. DGIST 전주형 석‧박사통합과정생이 제1저자로 참여했으며, DGIST 유우경 · 김진해 교수와 KBSI 이영호 박사가 공동 교신저자로 이름을 올렸다. 해당 연구 결과는 과학 분야의 세계적 권위지인 ‘미국국립과학원회보(Proceedings of the National Academy of Sciences, PNAS)’에 2월 16일 게재되었다.

PET/CT 영상 지표로 담도암 환자 치료 효과 예측 확인

TLG 낮은 환자군' 무진행 생존기간과 전체 생존기간 유의하게 길게 나타났다 국소 진행성 환자 중 TLG가 낮은 그룹' 우수한 생존 경향 보였고, 담낭암 환자에서도 동일하게 관찰됐다 분당차병원(원장 윤상욱) 암센터 핵의학과 장수진·종양내과 전홍재 교수 연구팀

PET/CT 영상 지표로 담도암 환자 치료 효과 예측 확인

차 의과학대학교 분당차병원(원장 윤상욱) 암센터 핵의학과 장수진·종양내과 전홍재 교수 연구팀이 진행성 담도암(biliary tract cancer, BTC) 환자에서 치료 전 실시한 FDG PET/CT 영상에서 얻은 대사 지표가 치료 성적 예측에 중요한 정보를 제공할 수 있음을 확인했다. 이번 연구 결과는 핵의학분야 국제학술지 Clinical Nuclear Medicine(IF=9.6) 최신호에 발표됐다. 담도암은 진단 시 이미 많이 진행되거나 다른 장기로 전이된 경우가 많아 예후가 불량한 암으로 알려져 있다. 최근에는 '젬시타빈(gemcitabine)+시스플라틴(cisplatin)+아브락산(albumin bound paclitaxel, nab-paclitaxel)'의 3제 병합(이하 '젬시아') 항암요법이 표준 치료로 사용되고 있지만, 치료 효과를 미리 예측할 수 있는 방법은 제한적이다. ▲ 핵의학과 장수진 교수(왼쪽), 종양내과 전홍재 교수 연구팀은 치료 전 FDG PET/CT를 시행한 진행성 담도암 환자 125명을 대상으로, 영상에서 측정한 TLG(Total Lesion Glycolysis)를 분석했다. TLG란 종양 전체의 대사 부담, 즉 종양 전체가 얼마나 활발히 성장·분열하는지를 반영한 지표로 수치가 낮을수록 종양의 전반적인 대사 활동이 크지 않은 상태를 의미한다. 분석 결과, TLG가 낮은 환자군은 무진행 생존기간(PFS)과 전체 생존기간(OS)이 유의하게 길게 나타났다. 또한 연령, 병기 등 임상적 변수들을 보정한 다변량 분석에서도 TLG는 생존을 예측하는 독립적인 예후 인자로 확인됐다. 특히 국소 진행성 환자 중 TLG가 낮은 그룹은 무진행 생존기간의 중앙값이 18.4개월에 달했으며, 전체 생존기간은 추적 관찰 기간 동안 중간값에 도달하지 않아, 전반적으로 우수한 생존 경향을 보였다. 이 같은 경향은 담도암뿐 아니라 담낭암 환자에서도 동일하게 관찰됐다. 핵의학과 장수진 교수는 "TLG는 진행성 담도암 환자의 치료 반응을 예측하는 데 의미 있는 정보를 제공할 수 있는 영상 지표"라며, "앞으로 FDG PET/CT 지표를 활용한 연구를 확대해 젬시아 치료 외 다양한 치료에서 환자 맞춤형 치료 전략 수립에 기여할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.



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한국제약바이오협회 대규모 약가 인하 시행 유예 촉구
한국제약바이오협회는 10일 제1차 이사회를 열어 정부가 추진 중인 국산 전문의약품(제네릭) 중심의 대규모 약가 인하 정책에 대해 강한 우려를 표명하며, 건정심 의결과 시행 유예를 촉구하는 결의문을 만장일치로 채택했다. 이사회는 이날 결의문을 통해 “국내 제약산업은 국민 건강과 생명을 지키는 보건안보의 핵심이자 국가 경쟁력을 떠받치는 전략 산업”이라며 “코로나19 팬데믹 등 국가적 보건위기 속에서도 국내 제조·공급 인프라를 기반으로 안정적인 의약품 공급을 책임져 왔다”고 강조했다. 이어 “그러나 혁신과 도전의 열기로 타올라야 할 산업 현장은 정부의 일방적이고 급격한 국산 전문의약품 중심 약가 인하 추진으로 충격에 휩싸였다”면서 “정부가 만일 국산 전문의약품을 건보 재정 절감의 대상으로만 여겨 이대로 대규모 약가 인하를 밀어붙인다면 R&D 투자 위축은 물론 설비 투자 감소, 인력 감축, 공급망 약화 등 산업 전반의 기반은 무너질 수밖에 없다”고 우려했다. 이어 “국내 제약산업의 경우 R&D 재원의 대부분을 기업이 자체 조달하고 있다”면서 “이러한 현실을 고려하지 않은 채 대규모 약가 인하가 단행되면 기업들은 꼭 필요한 연구개발 대신 생존을 위한 단

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