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환경

Health and Environments Research Centre

도시 소개: 할리팩스 (Halifax) 는 북미에서 가장 역동적인 지역 중 하나인 캐나다 동부 노바스코샤 (Nova Scotia)주에 위치에 있으며, 주도이자 대서양 (Atlantic) 지역 최대의 도시입니다. 인구 약 40만 정도의 중소도시로 전 세계적으로 바다가재 (Lobster)로 매우 유명한 해양 도시입니다.

할리팩스 전경

대학교 소개: 댈하우지대학교 (Dalhousie University)는 1818년 설립된 캐나다 공립 종합대학교로써 캐나다에서 오래된 대학교 중 하나이며, 대서양 지역 최고의 연구 대학입니다. 전 세계 115여개국에서 유학 온 약 2만명의 학생들이 재학 중이며, 13개 단과대학에서 200개 이상의 학부 프로그램, 90개 이상의 석사 프로그램과 45개 이상의 박사 프로그램을 제공하고 있습니다. 특히, 의학, 물리 및 해양 분야는 캐나다 뿐만 아니라 국제적으로 유명하며, 최근에는 캐나다의 해양 Supercluster 연구비를 (약 2천억원) 유치하여 2016년 Ocean Frontier Institute (OFI) 설립하여 미국 및 유럽 (독일, 노르웨이, 프랑스 등)과 연구 및 교육 분야에서 적극 협력 중입니다. 댈하우지대학교는 캐나다 U15 (캐나다 내의 15개 연구 중심 명문 대학)에 속한 대학으로 최근 2015년 노벨물리학상 수상자 Arthur McDonald와 91명의 Rhodes Scholar를 배출하였습니다.
 

댈하우지대학교 할리팩스 캠퍼스

연구소 소개: 댈하우지대학교 Health and Environments Research Centre (HERC) 연구소는 캐나다 정부에서 각종 화학물질이나 환경오염물질 등과 같은 유해물질에 노출이 되었을 때 발생되는 각종 질병 연구를 위하여 45억원을 들여 2012년에 의과대학에 설립하였으며, 김종성 교수님이 소장으로 학생 및 연구원들과 함께 다양한 연구 프로젝트를 수행하고 있습니다. 지도교수 김종성 교수는 미국University of Nebraska에서 환경독성학으로 석사학위를 취득하였으며, 이후 미국 University of Iowa에서 인체독성학 전공 나노독성 연구로 박사학위를 취득하였습니다. 2012년에 댈하우지대학교 HERC 연구소 소장 겸 의대 교수로 부임하였으며, 주요 연구분야는 나노독성 연구와 같은 인체위해성 평가와 질병 바이오마커 개발 연구입니다. 이들 연구와 관련하여 국제학회 (Society of Toxicology, American Public Health Association)에서 다수의 상을 수상하였으며, 관련 연구 논문을 꾸준히 발표하고 있습니다. 현재 HERC 연구소는 한국 및 미국과 다수의 국제공동연구를 수행 중에 있습니다.

HERC 그룹 포토

인간은 누구나 작업환경 또는 일반 환경과의 상호작용을 통하여 각종 유해물질 (Hazard)에 노출 (Exposure)될 수 있고 이러한 노출은 암과 같은 각종 질병 (Adverse Health Outcome)을 야기시킬 수 있습니다. 따라서, HERC 연구소의 핵심 연구분야는 유해물질의 인체 노출로 인한 인체 위해성 평가 (Human Health Risk Assessment)를 수행하는 것입니다.
 

HERC 연구소의 핵심 연구 분야: Hazard, Exposure, Health outcome

유해물질은 어느 환경에서나 존재할 수 있고, 이들 물질에 대한 인체노출 또한 발생할 수 있기 때문에 HERC 연구소의 연구는 유해물질의 인체노출로 인한 악영향 연구를 1) 인체건강, 2) 작업환경보건, 그리고 3) 환경보건 분야에 걸쳐 수행하고 있습니다.

HERC 연구소의 핵심 연구분야

현재 HERC 연구소에서 수행하고 있는 대표적인 연구 몇 가지만 소개하겠습니다.
 

2-1. 나노물질 인체위해성 평가 연구
나노기술 관련 시장은 2020년에 이르러서는 전 세계적으로 90조원 이상으로 성장할 것으로 보고되고 있으며, 그에 따른 나노물질의 안정성 문제 또한 심각하게 제기되고 있는 실정입니다. 나노물질은 이미 산업체를 비롯하여 일반 제품, 의약적 분야에 이르기까지 광범위하게 이용되고 있고 종류도 다양해지고 있으며, 나노물질을 함유하고 있는 제품은 해마다 증가되고 있는 추세입니다. 하지만, 제품에 함유된 나노물질들은 대기환경 중으로 유출이 될 수 있기 때문에 흡입을 통해 쉽게 체내로 유입될 수 있어 나노물질의 독성평가는 매우 중요한 연구 분야입니다. 또한, 흡입입자의 크기가 작을수록 인체건강에 미치는 영향이 크다는 결과에 따라, 최근에는 에어본 나노물질 (입경 〈100 nm)이 호흡기 및 심혈관질병, 뇌질환 유발에 중요한 역할을 한다고 강조되고 있으며, 미세먼지 중 나노크기의 입자가 차지하는 비중은 상당히 크다고 보고되고 있습니다. 하지만, 아직까지 나노물질의 안전성에 대한 연구는 매우 미미한 실정이여서 이와 같은 사실은 급/만성 호흡기 및 심혈관질환, 뇌질환 유발/악화에 나노물질이 미치는 영향에 대한 연구가 조속히 수행되어져야 한다는 것을 시사합니다. 따라서, HERC 연구팀에서는 나노물질의 노출로 인한 폐, 심혈관, 뇌 독성을 세포모델과 동물모델을 이용하여 평가하고 있습니다. 또한, 현재까지 일반적으로 동물 독성 시험법이 노출대상 생물의 복합적이고 유기적인 생리생화학적 특성 (예, 여러 기관들의 각종 효소들과 복잡한 면역 및 신호 체계 상호작용 등)을 잘 지니고 있기 때문에 표준 시험법으로 간주되고 있으나, 나노기술에 사용되는 수 천 종의 모든 나노물질의 안전성 평가에 동물 시험법 (in vivo model)을 이용하는 것은 현실적으로 불가능합니다. 이를 극복하고자 HERC 연구소에서는 인체 내 호흡기계 나노입자의 흡입노출환경을 모의한 새로운 세포흡입독성평가 시스템을 성공적으로 확립하였으며, 이를 직접 활용하여 나노입자에 의한 인체독성 평가 프로젝트를 수행 중에 있습니다.

나노물질 위해성 평가 연구

2-2. 인체 바이오모니터링 및 바이오마커 연구
유해물질의 인체 노출은 암과 같은 만성질환을 유발 시킬 수 있으며, 이들 질환의 조기 진단은 가장 효율적이고 중요한 질병예방법이여서 바이오마커를 이용한 질병의 조기 진단의 필요성이 증대되고 있습니다. HERC 연구소는 신체의 케라틴 조직에서 유해물질 노출과 암 간의 상관 관계를 처음으로 밝혀냈고, 이를 통하여 암의 진단과 예후를 분석하여 바이오마커로서 활용할 수 있음을 확인하였습니다. 또한, 바이오마커를 활용하여 유해물질의 인체 노출로 인한 질병 모니터링 프로젝트를 진행중에 있으며, 다양한 체외 시료를 바이오모니터링에서 사용하고 있습니다. 이러한 새로운 바이오마커를 이용한 바이오모니터링은 간단하고 용이하면서도 정확하고 신뢰성 있게 질병 진단과 예후 평가를 실행할 수 있으며, 이에 따라 복잡한 진단 절차로 인한 시간 낭비와 진단 비용을 획기적으로 절감할 수 있습니다.

바이오마커 및 바이오모니터링 연구

2-3. 코로나-19 관련 연구 지원
코로나-19 세계적 대유행에 신속하게 대응하기 위하여 캐나다 정부의 요청으로 관련 연구를 지원하고 있습니다. HERC 연구팀의 나노독성 연구시설 및 연구역량을 활용하여 N95 마스크 성능 테스트를 위한 시스템을 신속하게 확립하여 캐나다 정부의 “Made-in-Canada Solution” 프로그램을 지원하고 있습니다. 구체적으로 전 세계적으로 N95 마스크의 공급 부족에 대응하기 위하여 캐나다 정부에서는 자체적으로 N95 마스크의 제작과 생산을 기업체와 학계에 요청하였으며, 새로운 마스크 제작 및 원 재료 확보를 위해서는 반드시 성능 테스트를 통한 검증이 필요합니다. 일반적인 마스크 성능 테스트 시스템과 가장 차별적인 점은 다양한 사이즈의 입자 별 마스크의 필터 성능을 테스트 할 수 있는 점으로 바이러스나 박테리아 입자 크기에 따른 마스크 또는 원재료의 성능을 확인할 수 있어 마스크 제작 연구에 많은 도움이 되고 있습니다.

HERC 연구소에 확립한 N95 마스크 성능 테스트 시스템

HERC 연구소에 수행한 N95 마스크 성능 테스트 결과

김종성 교수님의 지도하에 HERC 연구팀은 다양한 연구 프로젝트를 수행하고 있으며, 매주 1회 전체 그룹 미팅을 통하여 각자의 연구를 발표 토론하는 시간을 갖습니다. 또한, 그룹 미팅과 별도로 매주 학생/연구원과 교수 1:1 개별 미팅을 통하여 프로젝트 관련 심도 있는 논의 뿐만 아니라 진로 상담, 연구실 생활 애로사항 등 연구 외적인 것 또한 편안하게 논의할 수 있습니다. 연구실 졸업생을 축하하고 기록하기 위한 “졸업 배너 hammering” 이벤트를 개최하여 학생들의 성취감을 고취시킵니다. 또한, 한달에 한번씩 “할리팩스 런치 레스토랑 헌팅”을 통하여 연구원들간의 친목을 도모하고, 가족적인 분위기에서 연구실 생활을 할 수 있도록 지원 합니다.

졸업 배너 설치, 왼쪽; 그룹 런치, 오른쪽

연구소가 위치한 LSRI 빌딩

댈하우지대학교 Carleton 캠퍼스 지도

HERC 연구소는 댈하우지대학교 의과대학이 위치한 Carleton 캠퍼스 내 Life Sciences Research Institute (LSRI) 빌딩 1층에 자리잡고 있습니다. 연구소와의 공동연구 또는 연구소팀에 함께 하고 싶은 학생 및 연구원 또는 연구소 방문을 원하는 분들께서는 아래 연락처로 연락을 주시기 바랍니다.


주소  : 1348 Summer Street, Halifax, NS B3H 4R2, Canada
전화번호  : +1 (902) 494-4225
이메일  : jskim@dal.ca (김종성 교수님)

#나노물질 인체위해성 평가 연구 #인체 바이오모니터링 및 바이오마커 연구 #코로나-19 관련 연구 지원

국가

캐나다

소속기관

Dalhousie University (학교)

연락처

+1 -494-4225 http://

책임자

김종성 jskim@dal.ca

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