안녕하세요? 저희 연구실은 서울대학교 약학대학 약학과 유기약품합성화학 연구실입니다. 저희 연구실은 저분자 화합 물들을 토대로 약물 후보물질을 효과적이고 선택적으로 합성 하기 위한 도구와 전략을 개발하고 있으며, 특히 금속 촉매를 이용한 방법론 개발과 천연물의 전합성에 중점을 두고 있 습니다. 확립한 화합물 라이브러리와 개발한 합성 전략을 기반으로 암 및 다제내성 세균 감염과 같은 치료가 어려운 질병에 대한 의약품 후보물질을 발굴하는 것이 연구의 목표 입니다. 현재 개발한 다양한 방법론과 천연물 합성법을 기 반으로 여러 연구실과 협업하여 의약품 후보 물질을 도출 하기 위한 의약화학 연구를 진행하고 있습니다[그림 1].
철 촉매 활용을 통한 N-헤테로고리 합성방법론 개발
저희 연구실에서는 금속 촉매 중 철 촉매를 중점적으로 다루고 있습니다. 철은 가격이 저렴하고 지구상에 풍부하게 존재하며 다른 금속에 비해 인체 내 낮은 독성을 가지고 있습니다. 저희 연구실에서는 철의 고유한 특성을 기반으로 새로운 합성 경로를 제시하여 미래 의약품 개발을 위한 새로운 방향성을 제시하고자 노력하고 있습니다[그림 2]. 대표적인 연구 흐름은 첫째로, 산화적 고리화반응입니다. 저희 연구실에서는 최근 낮은 산화 레벨의 기질인 알코올 과 메틸 아렌을 철 촉매와 산화제를 함께 사용하여 다양한 N-헤테로고리 화합물을 합성하는 방법을 개발하였습니다. 둘째로, 철 촉매의 수소 이동화 반응입니다. 수소 공여체인 알코올과 수소 수용체인 니트로아렌을 도입하여, 반응 중 각각 친전자체인 카보닐과 친핵체인 아닐린으로 산화환원 되어 탄소와 질소간 결합하는 방법을 개발하였습니다. 이 를 기반으로 다양한 종류의 N-헤테로고리 라이브러리를 구축하고 이들의 생물학적 활성을 탐색하고 있습니다. 특 히 질소를 포함하는 헤테로고리 화합물은 다양한 생리활성 을 가지며, 상용화된 저분자 의약품들 중에 N-헤테로고 리 화합물 구조가 핵심 골격으로 사용되는 것을 흔히 볼 수 있습니다. 이는 N-헤테로고리 화합물이 생체내 표적 단백 질의 아미노산과 중요한 상호작용을 형성하여 다양한 생리 활성을 나타낼 수 있기 때문입니다. 저희 연구실에서는 앞 으로도 N-헤테로고리 화합물을 합성하는 새로운 방법론을 개발하고, 이를 기반으로 의약품 후보물질을 발굴하는데 초점을 둘 계획입니다.
생리활성 천연물의 전합성 및 유도체 합성
천연물은 생명체에서 발견되고 있는 2차 대사 물질로 보통 복잡한 구조를 가지고 있으며 다양한 생리 활성을 보여주고 있습니다. 이러한 천연물의 생리 활성을 기반으로 다양한 의약품이 개발되어 왔습니다. 천연물의 전합성은 보통 유기화학의 꽃이라 불리며 고난도의 특수한 화합물 구조나 특정 입체 화합물의 합성이 필요합니다. 단순한 원료 물질로부터 다단계에 걸쳐 복잡한 구조를 합성하는 역합성 전략을 세우고, 합성 중 시행 착오를 겪으며 새로운 합성 전략을 확립하게 됩니다. 저희 연구실은 다양한 생리 활성을 가진 천연물 전합성 및 그 유도체의 합성을 통해 새로운 의약품의 개발을 목표로 하고 있습니다. 대표적인 예로, 해양 방선균에서 분리된 천연물 Marinacarboline을 기반으로 약물 내성 유방암에 항암활성을 지닌 의약품 후보 물질을 도출하였습니다. 또한 식물의 잎에서 추출한 고리형 펩타 이드인 melicopteline을 전합성하고, 그 유도체 합성을 통해 항인플루엔자 활성에 대한 구조-활성관계 연구를 진행하 였습니다. 그 외에도 저희 연구실에서는 [그림 3]과 같이 다 양한 천연물의 전합성을 진행하고 있으며 이를 통해 새로 운 의약품의 가능성을 탐색하고 있습니다.
저희 지도교수님은요!
저희 연구실의 지도교수님이신 홍석창 교수님께서는 2017년 9월에 처음 부임하셔서 현재 7년차로 최근 박사 학위 학생을 2명 배출하셨습니다. 현재 저희 연구실은 박사 후 연구원 2명, 석·박통합과정 7명과 박사과정 1명, 석사 후 연구원 1명으로 구성되어 있습니다. 연구실 학생 들에게 1인 1과제로 개인마다 적합한 연구 주제를 분배해 주셔서, 개인 역량을 펼칠 수 있는 분위기가 형성되어 있다는 장점이 있습니다. 매주 전체 그룹미팅과 개인 미팅을 통해 소속된 학생들에게 많은 지도를 해주시고 계시며, 연구 상황 파악 및 진행 방향에 대해 아낌없이 조언을 해주 십니다. 특히 연구 지도 면에서 학생들이 가져온 아이디어를 존중해주시고, 개선된 아이디어를 제시해주시면서 연구 방향성을 잃지 않도록 지도해주십니다. 마지막으로 그동안 의 활발한 연구와 성과를 통해 2023년 한국차세대과학기 술한림원 회원으로 선출되신 바 있습니다.
연구실 내부의 분위기와 협력
저희 연구실은 개방적이고 협력적인 분위기를 가지고 있습니다. 선후배간 격식없이 소통하며 연구실 내부 공용 업무에 있어서도 모두 공평하게 일을 분배하고 있습니다. 입학 전 대체로 인턴 기간을 수행하게 되는데, 인턴 학생 모두 교수님과 연구실의 분위기가 좋아 입학을 희망하는 경우가 많았습니다. 따로 연구실 여행을 떠나지는 않지만, 1년에 한 번 학회에 모두 함께 참석하여 친목을 도모하고 추억도 만들고 있습니다. 연구실 내에서는 선후배 간의 경계가 없이 학생들 간 활발하게 토론하며 의견을 주고 받습니다. 또 그룹 미팅과 내부 세미나를 통해 연구 내용을 공유하고 협업하며 창의적인 아이디어를 공유하고 있습니다.
연구라고 하면 단순히 학문적인 부분만을 생각하기 마련인데, 저는 환경 요인도 꽤나 중요하다고 생각합니다. 어떤 사람들과 함께 연구하는지 또 나의 연구가 다른 사람들에 게 얼마나 영향을 줄 수 있을지에 대한 고민도 필요하다고 생각합니다. 결국 연구도 사람이 하는 것이기에 무엇보다 좋은 사람들과 함께 성장하며 연구하는 것에 의미를 두었으면 좋겠고, 필자인 저는 그런 면에서 꽤나 운이 좋게 좋은 사람들과 연구할 수 있었다고 생각합니다. 졸업을 앞두고, 존경하는 교수님과 또 존경하고 응원하는 후배들에게 모두 원하는 바를 얻을 수 있길 바라고 기원하며 이 글을 읽어 준 독자 여러분들에게도 행복과 성취가 함께하길 바랍니다. 감사합니다.