단백질 케이지 나노입자는 자연적으로 형성되는 구형의 단백질 구조로, 내부와 외부 표면, 그리고 소단위체 간의 인터페이스 등 세 가지 주요 표면을 가지고 있습니다. 본 연구실에서는 이러한 단백질 케이지의 구조적 특성을 활용하여, 유전자 및 화학적 수식 방법을 통해 외부, 내부, 그리고 인터페이스를 자유롭게 변형할 수 있습니다. 이를 통해 다양한 치료제, 진단제, 표적 결합 리간드 등을 동시에 표면에 도입하거나 내부에 담지함으로써, 다기능성 나노플랫폼을 설계하고 있습니다. 특히, 암세포나 난치성 질환 세포에 특이적으로 결합하는 항체, 나노바디, 애피바디, 표적 펩타이드 등을 단백질 케이지 표면에 다가성으로 배열하여, 표적 세포에 대한 선택적 결합 및 치료 효율을 극대화합니다. 이러한 표적화 기술은 기존의 치료제들이 가지는 부작용을 최소화하고, 치료 효율을 높이는 데 큰 역할을 하고 있습니다. 또한, 단백질 케이지 내부에는 항암제, 효소, 진단용 시약 등 다양한 분자를 안정적으로 담지할 수 있어, 약물의 체내 안정성과 전달 효율을 크게 향상시킵니다. 이와 같은 단백질 케이지 기반 나노입자 플랫폼은 암 치료뿐만 아니라, 다양한 난치성 질환의 조기 진단 및 맞춤형 치료에도 적용될 수 있습니다. 실제로 본 연구실은 다양한 암종에 대한 표적 치료, 면역세포 활성화, 약물 내성 극복, 진단용 이미징 등 다방면의 응용 연구를 수행하고 있으며, 이를 통해 차세대 바이오의약품 및 진단기술 개발에 선도적인 역할을 하고 있습니다.

단백질 공학은 특정 표적 분자에 대한 높은 결합 특이성과 친화도를 갖는 단백질을 설계하고 제작하는 기술로, 진단 및 바이오센싱 분야에서 핵심적인 역할을 합니다. 본 연구실에서는 단백질 공학적 방법을 활용하여, 다양한 바이오센서 및 이미징 도구를 개발하고 있습니다. 예를 들어, 항체 결합 도메인, 나노바디, 애피바디 등을 이용해 표적 분자에 특이적으로 결합하는 바이오센서 단백질을 제작하고, 이를 신호 증폭기, 이미징 프로브, 진단 키트 등에 적용하고 있습니다. 특히, 스파이태그/스파이캐처(SpyTag/SpyCatcher) 시스템과 같은 혁신적인 단백질 결합 기술을 도입하여, 다양한 기능성 단백질과 나노입자를 플러그-앤-플레이 방식으로 조합할 수 있습니다. 이를 통해, 신속하고 효율적으로 다양한 표적에 맞는 진단 및 이미징 플랫폼을 구축할 수 있으며, 실제로 임상 진단용 키트, 고감도 임상 바이오센서, 세포 및 조직 이미징 등 다양한 분야에 적용되고 있습니다. 이러한 바이오센싱 및 이미징 기술은 암, 감염병, 대사질환 등 다양한 질환의 조기 진단과 예후 예측에 활용될 수 있습니다. 본 연구실은 신호 증폭이 가능한 재조합 2차 항체 유사체, 루시퍼레이스 기반 신호 증폭기, 고감도 임상 진단 키트 등 다양한 혁신적 진단 도구를 개발하고 있으며, 이를 통해 정밀의료 및 맞춤형 치료 시대를 선도하고 있습니다.