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첨단바이오 김은하 교수팀, ‘똑똑한 화학기술’ 실용화 첫걸음

아주뉴스 (2025/05/26) 첨단바이오 김은하 교수팀, ‘똑똑한 화학기술’ 실용화 첫걸음 한국대학신문 (2025/05/26) ‘약물 방출 시간과 위치 정밀하게 설계·구현’ 아주대, ‘똑똑한 화학기술’ 실용화 첫걸음 한국강사신문 (2025/05/26) 아주대학교 김은하·김욱·유태현 교수팀, “생체환경 내 약물 방출시간·위치 제어기술 개발” 아시아경제 (2025/05/27) 아주대, 생체환경 내 약물 방출시간·위치 제어기술 개발 Korea Healthlog (2025/05/28) 생체환경 내 약물 방출시간·위치 제어기술 개발 - 약물 방출 시간과 위치 정밀하게 설계·구현 - <Bioconjugate Chemistry> 5월 온라인판 표지논문(Front Cover) 선정 아주대 첨단바이오융합대학 연구팀이 생체 환경에서 약물의 방출 시간과 위치를 정밀하게 제어할 수 있는 기술을 개발했다. 이에 앞으로 정밀 약물 전달 기술 및 바이오이미징 등에 활용될 것으로 기대된다. 첨단바이오융합대학·대학원 분자과학기술학과 소속 김은하·김욱·유태현 교수 공동 연구팀은 ‘비스하이드록시 트랜스-사이클로옥텐(C2TCO)’이라는 생체적합성 링커 화합물을 간단하고 효율적으로 합성하는 기술을 개발했다고 밝혔다. 해당 연구는 ‘다중 면역형광 이미징을 위한 생체정밀 클릭-투-릴리즈 시약 C2TCO의 간편한 합성과 응용(An easy access to bioorthogonal click-to-release reagent bishydroxy-trans-cycloocten(C2TCO) and harnessed its rapid labeling and dissecting feature in multicycle imaging)’이라는 제목으로 저명 학술지 <바이오컨쥬게이트 케미스트리(Bioconjugate Chemistry)> 5월 온라인판 표지논문(Front Cover)으로 선정됐다. 아주대 대학원 분자과학기술학과의 박사후연구원 V. 아룬(Arun) 박사와 석박사 통합과정의 이민주·최홍서·이상우 학생이 공동 제1저자로 참여했고, 첨단바이오융합대학·대학원 분자과학기술학과의 김은하·김욱·유태현 교수가 교신저자로 함께 했다. 최준원 교수(첨단바이오융합대학·대학원 분자과학기술학과)는 공저자로 참여했다. 이번 연구 성과는 최근 생물직교성 클릭 화학(Bioorthogonal Chemistry) 분야에서 전 세계적으로 주목받고 있는 ‘클릭-투-릴리즈(click-to-release)’ 반응 기술의 획기적 진전을 의미한다. 생물직교성 클릭 화학은 우리 몸속에서 일어나는 복잡한 화학 반응들과는 무관하게 설계자가 원하는 반응만을 일으킬 수 있는 ‘똑똑한 화학 기술’이다. 이 기술은 우리 몸의 단백질이나 DNA처럼 중요하고 다양한 생체 분자들과는 부딪히지 않고, 꼭 정해진 두 물질끼리만 빠르고 정확하게 결합할 수 있도록 도와주는데, 이를 ‘생물직교성’이라 한다. 이는 마치 자동차 안에서 누구나 안전벨트를 쉽게 결합(클릭)시킬 수 있는 것처럼, 비교적 손쉽게 정해진 물질끼리의 반응이 일어날 수 있도록 도와준다는 점에서 매우 유용하다. 지난 2022년 노벨화학상의 영예도 이 분야 연구자들에게 돌아간 바 있다. 그중에서도 ‘클릭-투-릴리즈’(click-to-release)라는 생물직교성 클릭 화학 기술을 사용하면, 설계자가 원하는 반응을 통해 약물이나 형광물질 같은 특정 물질을 원하는 시점과 장소에 ‘톡’ 떨어뜨려 방출할 수 있다. 이러한 기술을 활용하면 복잡한 절차 없이 몸속에서 원하는 곳에만 정확하게 약을 전달하거나 특정 반응을 일으킬 수 있다. 항체에 약물을 달아 주사하고, 이 약물이 암 조직 주변에 도달했을 때 다른 약물을 복약, 두 물질이 반응을 일으키며 활성화되도록 설계할 수 있는 것. 이에 최근에는 신약 개발에도 해당 기술이 널리 활용되고 있다. 아주대 연구팀은 기존의 클릭-투-릴리즈 시스템을 더욱 단순하고 효율적인 방식으로 구현해냈다. 클릭-투-릴리즈 반응에 활용되어 온 트랜스-사이클로옥텐(TCO)의 개량형인 생체적합성 링커 화합물 비스하이드록시 트랜스-사이클로옥텐(C2TCO)을 간단하면서도 안정적인 방식으로 합성하는데 성공한 것. 이를 통해 짧은 시간 안에 간단하게 합성이 가능하도록 공정을 효율화할 수 있었다. 연구팀은 이 기술을 적용해 형광체가 부착된 항체(C2TCO-FL)를 만들고, 이후 유기 화합물 테트라진을 이용해 형광 신호를 원하는 시점에 제거하는 데 성공했다. 이를 통해 하나의 세포 샘플을 반복적으로 다양한 항체로 염색·신호 제거·재염색하는 ‘다중 사이클 면역형광이미징’이 가능함을 입증해냈다. 바이오이미징 기술인 다중 사이클 면역형광이미징은 하나의 조직에서 수십 가지 단백질을 차례로 볼 수 있게 해주는 기술로, 질병을 더 정확히 분석할 수 있게 도와준다. 아주대 연구진은 또한 암세포 표면 단백질 PD-L1을 표적하는 치료용 항체(아테졸리주맙)에 세포 독성 약물(MMAE)을 연결한 항체-약물 접합체(ADC)를 개발했다. 이 접합체는 테트라진 처리 시 표적 부위에서만 약물을 정밀하게 방출할 수 있어, 부작용을 줄이고 약효를 극대화할 수 있는 장점이 있다. 연구팀이 수행한 실제 세포 실험에서 실제 약물 방출 후 강력한 암세포 사멸 효과를 보였다. 첨단바이오융합대학·대학원 분자과학기술학과의 김은하·김욱·유태현·최준원 교수(윗줄)와 대학원 분자과학기술학과의 박사후연구원 V. 아룬(Arun) 박사, 석박사 통합과정의 이민주·최홍서·이상우 학생(아랫줄) 이번 연구를 주도한 김은하 교수는 “이번 연구는 클릭-투-릴리즈 시스템을 이용한 생체환경에서의 항체-페이로드 접합체 활성 정밀 제어 기술의 실용화를 위한 첫걸음”이라며 “현재 기초연구 단계로 앞으로 관련 연구의 확장을 통해 암 치료, 정밀 진단 등 다양한 분야에 활용될 수 있을 것”이라고 말했다. 김은하 교수는 “앞으로 비스하이드록시 트랜스-사이클로옥텐(C2TCO)을 활용한 다양한 생체분해형 화합물 개발과 함께, 항체 외에도 다양한 전달체에 적용할 수 있는 후속 연구를 진행할 계획”이라고 덧붙였다. 한편 아주대 김은하·유태현·김욱 교수팀은 삼성미래기술육성사업의 지원을 받아 ‘STRIC 기술: 항체-페이로드 복합체 기반 면역항암제의 시공간적 활성 제어’를 주제로 공동 연구를 수행하고 있다. 연구팀은 클릭 화학을 접목한 생물직교성 반응을 활용해 생체 내 다른 유기물이나 생체고분자와의 비선택적인 상호작용 없이 항체-페이로드 접합체의 활성을 시공간적으로 조절할 수 있는 기술을 개발 중이다. 이를 통해 기존 항체-페이로드 접합체 기반 면역항암제가 지닌 한계를 극복하고자 하며, 이번에 개발한 기술 역시 해당 연구의 일환으로 관련 후속 연구도 활발히 이어지고 있다. 이번 연구는 삼성미래기술육성사업, 글로벌기초연구실 사업, 중견연구자사업(연계 신진후속연구), 바이오의료기술개발 사업, 경기도 지역협력연구센터(GRRC), 아주대학교 교내연구비 사업의 지원을 통해 수행됐다.

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[미래교육혁신 선도대학을 가다] 아주대학교, 학문 경계 허문 ‘융합교육’ 시동… 첨단시대 이끌 인재 양성 박차

한국대학신문 (2025/05/24) [미래교육혁신 선도대학을 가다] 아주대학교, 학문 경계 허문 ‘융합교육’ 시동… 첨단시대 이끌 인재 양성 박차 미래모빌리티공학과 등 ‘첨단학과‧단과대학’ 신설 첨단바이오융합대학, 지능형반도체공학과 51명 정원 순증 연구실적 질적 관리 주력… 연구력 기술 사업화로 이어져 아주대학교 전경_선구자상 (사진 = 아주대 제공) [한국대학신문 송아영 기자 ] 아주대는 급변하는 기술 동향과 산업계 흐름에 맞춰 첨단 분야 학과와 단과대학을 새로 만드는 등 교육 커리큘럼을 첨단시대에 걸맞게 개편하고 있다. 첨단 소재는 최근 4차 산업혁명과 산업 구조 변화로 그 중요성이 더욱 강조되고 있다. 아주대는 2023년부터 첨단신소재공학과, 지능형반도체공학과, 미래모빌리티공학과를 신설하고, 신입생을 모집하고 있으며, 지난해에는 첨단바이오융합대학을 신설했다. ■ 바이오헬스 분야 융합 교육·연구 진행 = 신소재공학은 기계, 전기, 전자, 화공, 환경, 건설 등 다양한 재료를 개발, 제조, 응용하는 학문으로 공학과 산업의 기반이 되는 학문이다. 지능형 반도체는 인공지능 연산에 필요한 소비전력과 시간, 비용을 획기적으로 개선해 빅데이터 분석과 사물 인터넷, 자율주행자동차 등의 인공지능 서비스에 활용됨에 따라 우리 삶에 많은 변화를 불러올 기술이다. 우리나라가 글로벌 반도체 시장에서 주도권을 계속 유지하기 위해서는 기존 반도체 기술에 대한 탄탄한 이해를 바탕으로 새로운 지능형 반도체 기술을 주도할 수 있는 우수 인력 양성이 반드시 필요하다. 미래모빌리티공학과의 경우 전통적인 자동차 및 교통 분야에 대한 지식과 인공지능, 빅데이터, 통신과 같은 ICT 학문을 함께 공부할 수 있는 기회를 제공하기 위해 신설됐다. 이 학과는 급변하는 미래 모빌리티 분야에서 입체적·능동적으로 대응할 수 있는 실질적 전문 인력 배출을 목표로 한다. 자율주행 및 전기차뿐 아니라 우주와 통, 인공지능과 지능형 로봇 등 미래 모빌리티 산업에 적용되고 있는 소프트웨어적 지식을 포괄하는 교육을 한다. 첨단 바이오산업도 미래를 바꿀 ‘게임 체인저’ 분야 중 하나다. 아주대는 전통적으로 이 분야에서 강점을 가지고 있을 뿐 아니라, 의대와 약대, 공대와 자연대가 모두 한 캠퍼스 안에 있어 융합 및 공동 연구에 유리한 환경을 갖추고 있다. 지난해 첨단바이오융합대학을 신설하고 공대, 의대, 약대, 자연대 소속 교원들이 합류해 바이오헬스 분야의 융합 교육·연구를 진행하고 있다. 생명공학-의학-약학-화학-생명과학-인공지능을 아우르는 융합 교육을 통해 바이오 헬스 분야를 선도할 혁신적 공학도를 양성한다는 목표를 가지고 있으며 제약 및 바이오 기업들과 밀접한 산학 네트워크를 구성하고 현장 중심의 인턴십과 실무 교육을 한다. ■ 정부·구글이 인정한 첨단 분야 = 수도권 과밀화를 우려해 수도권 대학의 신입생 정원을 엄격히 제한해 오던 교육부가 반도체, 바이오 등 국가 핵심 산업 분야에 한해 정원 확대를 3년 전부터 허용했다. 단, 교육과정, 교원 현황, 실험·실습 환경, 산학 협력 등을 엄격히 심사해 우수 대학에 한해서만 허용하고 있다. 아주대는 올해 첨단바이오융합대학 30명, 지능형반도체공학과 21명 등 총 51명의 정원을 순증 받았다. 지난해에도 미래모빌리티공학과 42명, 첨단신소재공학과 25명 등 2년간 순증 인원은 총 118명에 달한다. 이는 수도권 대학 중 기존 정원 대비 비율 기준 4위에 해당하는 수치로, 첨단 분야로의 변화 의지와 역량을 교육부로부터 객관적으로 인정받은 셈이다. 또한 아주대는 구글, 연세대와 함께 AI(인공지능) 분야에서 연구와 교육에 협력하기로 했다. 지난 8일 세 기관은 인공지능(AI) 분야의 연구 역량 강화 및 교육 혁신을 위한 공동 프로그램을 추진하기로 했다. 아주대는 구글의 첨단 AI 기술과 전문성을 공유하고, 대학 연구진과 학생들이 보다 실질적이고 심화된 학습과 연구를 수행할 수 있도록 다양한 자원과 프로그램을 제공받을 수 있게 됐다. 협력 내용으로는 △AI 공동 과제 추진 △교육과정 개발 및 커리큘럼 구상 △실습 및 워크숍 기회 모색 프로그램 등 다각적인 활동이 포함된다. 더불어 글로벌 AI 생태계의 안전한 성장과 발전을 위해 인공지능 분야의 정책과 사회 영향에 대한 논의와 모색에도 함께 나설 예정이다. ■ 탁월한 연구실적 위한 전폭적 지원 = 아주대는 연구 활동이 우수한 교원을 확보하는 데 온 힘을 다하고 있다. 2015년부터 2019년까지 연평균 13명의 교원을 선발했으며, 2020년부터 2024년까지는 연평균 25.6명의 교원을 확보했다. 특히 2024년에는 36명을 임용해 아주대 역사상 가장 많은 교원을 임용했다. 연구에서도 양적인 측면보다 질적인 우수성을 강조하고 있다. 질적인 부분을 강조하기 위해 매년 시행하는 ‘연구우수교수’ 시상 조건에서 논문의 양적 시상 기준을 폐지하고, 질적 시상 기준을 적용하기 시작했다. 비교적 수상이 쉬웠던 IF(논문인용지수) 50% 이내 시상을 과감히 폐지하고, IF 1%와 3%의 시상 기준을 신설해 질적인 부분을 강조한 것이다. 특히 연구 최우수교수에게 고급 차량을 3년간 무상으로 제공하고, 책임 시수를 감면하는 등 대학 사회에서는 유례를 찾기 힘든 파격적인 혜택을 제공하고 있다. 정년이 보장된 교수들에게도 동기 부여를 위해 제도를 개선했다. 정년보장교수의 진급 체계를 4개 등급에서 6개 등급으로 확대해 최고 진급 등급 이후의 등급을 2개 추가 신설했다. 정년보장 이후에 연구 성과가 떨어지는 현상을 개선하기 위한 방안이다. 그 결과 정년보장 교수들의 연구 성과 지표가 2024년 초 29%에서 48%로 전년 동기 대비 60% 증가했다. 학과 전용 강의실에서 모형차로 자율주행 실습 중인 미래모빌리티공학과 학생들 (사진 = 아주대 제공) ■ 연구력 우수성 입증, 국가사업 잇달아 선정 = 아주대 연구력이 정부를 넘어 세계에서도 입증되고 있다. 정부 사업에 연이어 선정되고, 세계 굴지의 대학들과 연구 협약을 체결하는 등 연구의 우수성을 인정받고 있다. 아주대는 교육부의 기초과학 분야 혁신적 공동 연구를 지원하기 위해 추진하는 ‘램프(LAMP) 사업’에 선정돼 2028년까지 148억 원을 지원받기로 했으며, 글로벌 공동연구 프로젝트까지 포함되면서 대학기초연구소(G-LAMP, 지램프)로 사업 이름을 바꿔 88억 원을 추가 지원받았다. 총사업비는 236억 원이다. 아주대는 물질·에너지 과학 분야에 참여하며 학과나 전공의 칸막이 없는 ‘테마’ 중심의 혁신적 공동 연구를 진행한다. 또한, 글로벌 최상위 수준의 연구력을 가진 미국 펜실베이니아대학교(University of Pennsylvania), 스위스 취리히 연방공과대학교(ETH Zürich), 독일 하이델베르크대학교(Heidelberg University), 미시간대학교(University of Michigan-Ann Arbor), 중국 칭화대학교, 일본 교토대학교를 비롯한 세계 굴지의 대학들과 연구 협력을 위한 업무협약(MOU)을 체결했다. 지난 4월에는 미국 뉴욕주립대학교에 ‘아주대-SUNY ESF 지속가능 물질 및 에너지 연구센터(Ajou-SUNY ESF Center for Sustainable Materials and Energy Research)’를 개소하고 공동연구를 시작하기도 했다. ‘첨단산업 특성화대학 지원 사업’ 반도체 특성화 대학에도 선정돼 2027년까지 총 280억 원의 사업비를 지원받는다. 이 사업은 산업계 수요에 기반을 둔 학사 인재를 키워낼 수 있도록 인재 양성 체계 구축과 교원 확보, 실험·실습 기반 시설 조성 등을 지원하는 사업이다. 아주대는 지능형반도체공학과를 신설하는 등 반도체 분야 인재 양성에 대학의 역량을 집중해왔다. 2개의 반도체 공정 실습실(클린룸)과 반도체 설계 분야 전공 서버를 구축하고, BK21 혁신인재양성사업 지능형반도체 교육연구단을 비롯한 다양한 정부 지원 사업에 참여해왔다. 또 인근 기업의 인력 수요를 기반으로 한 맞춤형 교육 훈련을 제공하고 있다. ■ 기술 이전 수익 전국 ‘4위’ 기록 = 아주대의연구성과는산업계에서도인기가좋아기술사업화에도성공적이다. 대학들이자체적으로개발한기술을기업이나기관에이전하거나기술지주회사가직접또는자회사를통해해당기술을사업화하고있는추세다. 아주대도기술지주회사를통해연구실내의성과로사업화를추진하고있는교수창업기업이다수있으며, 2023년에는연간28억3000만원상당의기술이전수입액을기록했다. 이는전국대학10위규모다. 2024년발표에따르면최근3년간아주대의누적기술이전료는100억원을넘어섰으며, 2021년에는기술이전수익52억1000만원(71건)으로, 전국대학4위를기록하기도했다. ■ 아주상상프로젝트, 미래 사회 지식인 양성 = 아주대는 올해부터 단순한 지식 전달을 넘어 학생들이 실제 삶의 문제를 스스로 고민하고 해결할 수 있는 역량을 키울 수 있도록 '아주상상프로젝트'를 시작했다. 모든 신입생들이 입학 초기에 공동체에 적응하고 자기 주도성을 기를 수 있도록 ‘문제 정의-협업-창의적 해결’로 이어지는 전 과정을 경험하게 하는 것이 핵심이다. 미래 사회의 지식인으로서 활동하는 데 필요한 융합과 문제 해결 능력, 협업 역량을 육성한다는 목표다. 프로젝트는 전통적인 강의 중심 교육 대신 프로젝트 기반 학습(Project-Based Learning, PBL) 방식으로 설계됐으며, 팀 프로젝트를 통해 자연스럽게 협업 역량과 실천적 문제 해결 능력을 키울 수 있다. 프로젝트 주제는 △글로벌 지속 가능성과 실천 △다양성과 공존 △디지털 혁명과 사회 변화 △건강과 웰빙 등 4개로 학생이 직접 선택한 주제별로 팀원이 배정되고, 팀별로 세부 주제를 정해 프로젝트를 수행한다. 신입생 전원이 필수로 참여해야 하며, 학생 6명이 한 팀이 되어 총 354팀이 59개 반으로 나뉘어 운영되고 있다.

첨단바이오융합대학 뉴스

첨단바이오융합대학, 영화로 만나는 '초인간시대' 특강 개최

지난 5월 22일 오후 4시, 혜강관 209호에서는 첨단바이오융합대학 학생들과 관련 분야에 관심 있는 학생들을 대상으로 특별한 강연이 열렸다. 영화 속 첨단바이오, '초인간시대' 라는 주제로 진행된 이번 특강은 박현지 교수와 김지혜 교수가 연사로 나서, 영화와 바이오 기술을 접목한 색다른 시각을 선보였다. 박현지 교수, 영화 '데드풀'로 본 줄기세포의 무한한 가능성 첫 번째 강연자로 나선 박현지 교수는 영화 '데드풀'을 예시로 들어 줄기세포 기술의 현재와 미래를 흥미롭게 풀어냈다. 박 교수는 "영화 속 데드풀의 놀라운 재생 능력은 현실의 줄기세포 연구와 맞닿아 있다"며, 줄기세포가 인체 조직의 손상 회복과 재생에 어떤 역할을 할 수 있는지 과학적 근거와 함께 설명했다. 학생들은 영화 속 상상력이 실제 과학 연구와 어떻게 연결되는지에 큰 관심을 보였다. 김지혜 교수, '빅히어로'로 풀어낸 센서와 신호 체계의 혁신 이어 김지혜 교수는 애니메이션 '빅히어로'를 통해 센서 기술과 신체 신호 체계에 대해 강연했다. 김 교수는 "영화 속 히로가 만든 마이크로봇의 모습은, 실제로 바이오센서 기술이 지향하는 미래"라며, 센서가 인체의 다양한 신호를 감지하고 분석하는 원리와 최신 연구 동향을 소개했다. 학생들은 첨단 기술이 의료 현장에 어떻게 적용될 수 있는지에 대해 깊은 인상을 받았다. 이번 특강은 처음 시도된 행사였기에 많은 학생들이 참석하지는 못했지만 영화라는 친숙한 매체를 통해 첨단바이오 기술을 쉽고 흥미롭게 전달했다는 점에서 학생들의 큰 호응을 얻었다. 이번 특강은 첨단바이오융합대학 학생뿐만 아니라 관련 분야에 관심 있는 모든 학생들에게 첨단바이오 기술의 현재와 미래를 쉽고 재미있게 이해할 수 있는 소중한 기회가 되었다.