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백찬기
백찬기(Chan-Gi Pack) 저자 이메일 보기
울산대학교 의과대학/서울아산병원
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라이카코리아는 BRIC 후원기관입니다.

현재의 근황은 어떠십니까?

2008년부터 일본 이화학연구소 Sako Yasushi박사랩(Cellular Informatics Lab.)에서 세포신호전달기능에 대한 시스템생물학적 접근을 테마로 형광분석법을 적용하는 연구를 하게 되었는데, 재직하고 있는 동안 26S 프로테아좀 분자복합체에 대하여 세포내에서 실시간으로 분석한 결과가 프로테아좀에 대한 새로운 지견과 연결되어 논문을 발표하게 되었습니다(사진). 해당 논문이 2014년 한빛사에 소개된 이후, 얼마 지나지 않아 서울아산병원 아산생명과학연구원 의생명연구소에 코어전담 부교수로 2014년 7월 부임하였습니다. 현재는 의생명연구소 및 울산의대 융합의학교실에 소속되어 있으며, 세포이미징 및 형광상관분광법과 live cell 분석에 기반하여 생물물리학, 기초생물 및 의학연구를 진행 중이며, 형광이미징에 관련된 최신기술들을 원내 PhD 및 MD 연구자에게 제공하고 있습니다.

upload image
논문발표 후 Sako박사와 함께 찍은 사진

현 소속기관과 연구실/부서는 어떤 곳인가요?

풍납동에 위치한 서울아산병원과 울산의대는 다양한 기초 및 임상연구자가 교실별로 포진하고 있고, 연구중심병원으로 지정된 이후 국가의 보건복지, 산업, 교육관련 정책연구에 부합하는 연구인프라와 인력들을 확보하고 있습니다. 아산생명과학연구원은 풍부한 연구재료 및 인프라를 통해 기초와 임상연구를 발전시키는 반면, 원내 존재하는 많은 이분야간 중개 및 융합연구를 발전시키고 산업화함으로써 국내 의료복지에 기여한다는 큰 목표를 가지고 있습니다. 최근에는 생명과학연구원의 산하 다양한 연구소 및 센터들을 중심으로 연구자간 협력이 보다 원활하게 이루어질 수 있는 효율적체계가 마련되기 시작하여 기초연구뿐만 아니라 융합연구 혹은 중개연구 그리고 산업화까지 종합적으로 커버할 수 있는 환경이 조성되었습니다.

연구원과 울산의대에는 암을 비롯한 다양한 질병에 대해서 기초연구를 전담하거나 의공학을 전문으로 하여 의료기기개발을 선도하고 있는 많은 연구전담 PhD 교수들이 독자적인 연구를 진행하고 있습니다. 뿐만 아니라 현재 최신 분석장비와 기술을 보유한 13개의 코어랩이 있으며, 해당분야의 전문가인 코어전담 교수에게 배정되어 기술적으로 다양한 솔루션을 개별 혹은 통합된 형태로 발전시켜 원내외 모든 연구자에게 제공하고 있습니다. 현재의 코어랩은 MRI와 PET와 같은 각 종 소동물관련 무표지 in vivo이미징 및 형광표지 in vivo이미징, 무표지 및 형광세포이미징, 데이터 프로세스/프로그램개발, 프로테오믹스, 메타볼로믹스, 항체제작, 대량 약물스크리닝, 유전자변형 마우스 및 유전자가위조작에 의한 마우스제작 등 기초뿐만 아니라 비임상 중개연구를 위해 필요한 대부분의 최신기술을 제공하고 있습니다. 코어전담 교수는 독자적인 연구의 수행은 물론 병원과 연구원의 지원을 받아 최신 기술도입 및 새로운 기술플랫폼개발과 연구서비스에도 박차를 가하고 있습니다. 저는 20년간 수행해 왔던 형광분석법에 기반한 생물물리연구의 경험을 살려 현재 컨포컬 코어랩을 주관하고 있으며, 세포이미징에 관련된 최신 컨포컬 이미징, 형광상관 분광분석법 및 전자현미경기술을 기반으로 한 통합솔루션을 개발하여 세포생물물리와 세포생물학에 관련된 기초연구를 진행하고 있습니다. 이러한 기초연구에서 파생된 새로운 분석기술들은 원내 타 임상연구자들에게도 적극적으로 제공하거나 공동연구도 수행하고 있으며, 관련 기술들이 기초 및 임상연구의 다양한 분야에 적용되고 있습니다.

최근 몇 년 사이 연구원은 연구인프라가 양적으로 급격히 증가하였고, 질적으로도 그에 상응하게 다양한 연구자들이 유기적으로 소통하고 능동적으로 협력을 하고 있어 중개연구의 시너지효과를 극대화시킬 수 있는 체재도 마련되게 되었습니다.

진행중인 연구분야 혹은 맡고 있는 업무 내용에 대해서 설명을 해 주신다면?

생물물리라고 하면 우리나라 분자 세포생물학분야에서는 아직 생소하거나 생물물리적인 내용에 치우쳐져 있는 측면이 없지 않아 있는 것 같습니다. 생물물리는 생명현상 혹은 분자의 특성을 정량적으로 알아내기 위해 다양한 물리적 측정기술 및 해석방법을 적용하는 학문분야로써 이러한 분자특성은 분자의 기능과 그 분자가 소속된 시스템 혹은 생명현상을 정확히 이해하는데 크게 기여하고 있습니다. 따라서 미국이나 독일 일본 등 선진국에서는 이미 오래 전부터 이러한 학문분야가 발전되어 현재 많은 생명과학관련 연구자들이 그 연구성과와 관련 분석기술들을 참조 혹은 이용하고 있기도 합니다.

모든 생물은 분자로부터 시작하여 세포소기관, 세포, 조직, 생체의 순으로 이루어져 있고, 이러한 틀 안에서 다양한 생체분자가 유기적이고 동적으로 기능함으로써 생명이 유지됩니다. 즉 미지의 분자에 대하여 발굴하고 그 생리적 기능을 알아내는 것이 생명과학의 가장 기초적인 영역이라고 할 수 있겠습니다. 분자의 발굴에서부터 기능의 구명까지 현재 다양한 연구기법들이 적용되고 있습니다만, 아직까지도 국내 관련분야에서는 분자생물학과 세포생물학, 유전학에만 크게 의존하고 있는 것 같습니다. 최근에는 유전체학, 단백질체학, 대사체학, 빅데이터분석 등 대량정보를 이용하는 분석법도 도입되어 국내 생명과학과 임상연구는 비약적 발전을 이루고 있습니다. 하지만 이들 기존의 분석법은 대부분 정지된 상태의 한 시간축에서 이루어진 시험관내 분석이 대부분이고, 동적인 상태의 살아있는 생물, 특히 세포내에서 실시간으로 발생하는 동적인 분자의 기능적 특성에 대해서는 거의 정보가 없는 게 현실입니다.

이렇게 살아있는 세포내에서 직접 미지의 정보를 정량적으로 얻어내어 분자의 기능을 이해하는데 유용한 생물물리적 기술이 형광상관분광법(fluorescence correlation spectroscopy, FCS)입니다. 최근에 국내에도 단일분자 검출법(single molecule detection)이나 super-resolution 현미경기술이 도입되어 이용되고 있는데 이러한 기술들도 사실은 FCS와 마찬가지로 생물물리적 사고방식에서 태어난 기술로 볼 수 있고 서로 상보적인 수법들입니다.

일본에서는 이화학연구소의 Sako박사랩을 필두로 해서 이런 다양한 현미경기술을 개발 혹은 이용하여 분자에 대한 정보를 취합하고 수학적 모델에 적용하여 시스템레벨에서 새로운 신호전달의 기작을 구명하는 연구가 활발하게 진행되고 있습니다. 이런 기술들은 90년대 이후 꾸준히 관련이론 및 장치의 개발이 발전되어 현재는 생물물리뿐만 아니라, 분자 및 세포생물학관련 모든 생명과학분야에 있어서도 중요한 기술로 자리매김하고 있습니다. FCS는 이미징을 하지 않는 고감도 분석법이란 점에서 다른 분석법과는 차이를 보이지만, 다른 상보적인 이미징법, 예를 들어 super-resolution 이미징이나 전자현미경과 통합되어 이용된다면 분자성질에 대한 중요한 정보를 얻어내는데 크게 기여할 것입니다.

제가 주재하는 연구실에서는 먼저 형광표지 이미징인 컨포컬 혹은 super-resolution 이미징과 전자현미경을 연계하는 correlative light and electron microscopy (CLEM)에 기반한 세포구조학적 분석에 더하여, 타겟분자의 동적정보를 다양한 측면(mobility, interaction, oligomerization)에서 정량화 할 수 있는 FCS를 통합운영하여 타겟분자의 기능을 단일분자수준에서 보다 정확하게 구명하는 연구를 진행하고 있습니다. 타겟분자로는 효모에 이어 human 26S 프로테아좀을 비롯해 다양한 전사인자나 전사인자로 추정되는 인자가 있는데, 세포내 다양한 생물물리적 특성을 먼저 분석한 후 분자세포생물학적 분석과 연계하여 기존의 분석법만으로는 찾아낼 수 없었던 새로운 기능이나 작용기작을 밝혀내려고 하고 있습니다. 그 외에도 아산병원에는 해당 분석법을 적용할 수 있는 많은 질병관련 바이오마커나 타겟분자가 존재하기 때문에, 개인적으로 저는 아산병원을 "융합연구의 보물섬"이라 생각하고 있습니다.

유전자가위기술이 점점 발전되고 있어 앞으로는 세포나 마우스 등을 기반으로 과발현상태의 형광단백질분자가 아닌 자연적 발현조건에서 해당 기술들을 연계할 수 있기 때문에, 앞으로 모든 단백질분자에 대해 이러한 연구방식은 연구원내 타 코어랩과 연계하여 중요한 분석플랫폼으로 발전할 수 있을 것이라 기대합니다. 데이터베이스화도 필요하다고 보고 원내에서 진행되는 다양한 인자에 대해 적극적으로 살펴보고 있습니다. 또한 세포이미징뿐만 아니라 아산생명과학연구원에 있는 여타 코어와도 연계하여 타겟분자에 대한 토탈분석솔루션이 제공될 수 있게 하는 것도 융합 및 중개연구 발전을 위한 중요한 업무목표라고 생각하고 있습니다.

과학기술인으로서 느낀 보람이 있으시다면?

일본에서 오랜 시간 박사과정이나 박사후 과정을 거치는 사이에는 순수하게 흥미로워하는 과학적 현상을 구명하기 위해 새로운 기술을 습득하고, 조그마한 일이라도 실험하여 새로운 사실을 알아낼 때 많은 성취감과 보람을 느꼈습니다. 실제로 2014년 한빛사에 소개된 26S 프로테아좀 연구는 45나노미터나 되는 거대한 분자 복합체가 과연 세포내에서 어떻게 움직일까 하는 단순한 호기심에서 시작한 연구로 제가 동경임상의학연구소의 Tanaka소장에게 직접 메일로 접촉하여 세미나를 하고 관련연구에 Tanaka소장을 도와주던 Saeki박사가 적극 동참함으로써 실현된 연구였습니다. 그때와 달리 현재 과학기술인으로서 느끼는 더 큰 보람은 지금까지 일본에서 수행해 왔던 풀뿌리 같은 기초연구들이 서울아산병원에서 진행되는 다양한 융합 혹은 중개연구를 위해서도 큰 기여를 할 수 있다는 것입니다. 또 그런 융합연구가 성공적으로 임상연구와 연계되었을 때에는 단순히 연구에 대한 성취감뿐만 아니라 실제로 의료복지에도 기여할 수 있다는 새로운 신념도 가지게 되었습니다. 앞으로는 이러한 신념을 새로운 모티베이션으로 삼아 중개연구에 도전해 볼 생각입니다.

관련분야로 진출하려는 학생들/후배들에게 전하고 싶은 점은 무엇인가요?

생물물리분야는 물리적인 사고방식과 수학적 이론에 대한 이해가 많이 필요하기 때문에 물리를 전공한 연구자가 생물을 연구할 때에 비해서 상대적으로 생물학 전공자가 진입하기에는 장벽이 높은 분야입니다. 하지만 최근에는 생물물리적 분석기술들이 정립된 이론을 바탕으로 사용하기 쉬운 상용장치로 구현되고 있어, 특별히 복잡한 수식의 이해가 부족해도 기술적으로는 충분히 운용이 가능할 수 있게 되었습니다. 기존의 분석법에만 의존하지 않고 이러한 최신 생물물리적 수법들의 원리와 특성을 이해하고 자신의 연구에 적용한다면 새로운 연구의 세계를 접할 수 있다고 생각합니다. 과거에는 유학을 가야만 이러한 기술을 습득할 수 있었지만, 현재는 국내에서도 관련 분야에 대한 전문연구자와 상용장치가 조금씩 증가하고 있는 추세입니다. 최신기술에 대한 장벽을 두려워하지 말고 자기의 것으로 만들어 본인의 연구를 보다 발전시킬 수 있는 기회를 가질 수 있기를 바랍니다.

앞으로의 계획과 바람은 무엇입니까?

위에서 언급한 바와 같이 최신 이미징 및 고감도 형광분석기술을 통합하여, 기초뿐만 아니라 중개연구를 위한 분석기술플랫폼을 개발하려고 합니다. 반대로 이러한 기술을 기반으로 중개 및 임상연구에 적용해 가는 동안 새로운 연구테마와 요소분석 기술을 발굴하려고 생각하고 있습니다. 현재는 약물전달과 각종 질병과 관련된 바이오마커 인자(단백질과 RNA)에 대한 연구테마를 발굴하여 live cell을 기반으로 분자의 특성을 프로파일링하는 연구를 진행 중에 있습니다. 특히 단백질과 관련해서는 유전자가위기술이 형광이미징과 연계될 때 생명과학연구에 있어서 그 파급효과는 가늠하기가 힘들 정도로 클 것으로 예상하고 있습니다. 개인적으로는 유전자가위기술을 다양한 이미징분석 기술과 연계함으로써 human에 있어 중요한 모든 단백질에 대해서 live cell 혹은 마우스 기반으로 각 분자에 대한 특성을 정량화하여 표준화된 데이터베이스를 구축하려고 합니다.

이외 기타 전하고 싶은 내용이 있으시다면 자유롭게 작성 부탁 드립니다.

급속히 발전하는 새로운 분석기술들이 최근 빠르게 국내에도 도입되고 있어, 유학을 가지 않더라도 국내에서도 융합적인 기술에 기반한 새로운 생명과학연구를 진행할 수 있게 되었다고 생각합니다. 일례로 이러한 환경이 잘 조성되어 있는 일본의 경우를 보면, 2016년 노벨 생리의학상을 받은 동경공대의 Ohsumi교수도 젊은 시절 연구초창기 현미경기술을 받아들인 후 오토파지를 연구를 비약적으로 발전시켰고, 그 제자들(Mizushima교수와 Yoshimori교수) 또한 지금까지 각 종 현미경기술을 기반으로 세계의 오토파지 연구를 주도해 나아가고 있습니다. Ohsumi교수 본인도 2012년 당시 출가한 제자들에 뒤질세라 단일분자검출법으로 얻은 데이터과 관련해서 FCS분석에 대해 알아보기 위해 제 연락처를 수소문해서 직접 전화를 해올 정도로 열성적인 분이었습니다. 여담입니다만, Ohsumi교수를 포함한 절친들(모두 생명과학자로 7인의 사무라이라 고 불림)중 4명의 교수가 유사하게 새로운 기술을 좋아합니다. 26S 프로테아좀 연구의 대가인 Tanaka소장도 그런 절친 중 한 분 입니다.

경쟁력이 있는 새롭고 흥미로운 연구테마와 분야를 찾기 위해서는 국내에서도 생명과학분야 연구자가 먼저 물리학, 공학, 생물물리학 등 현존하는 다양한 이론과 요소기술을 적극적으로 받아들여 생명현상에 적용해 가야 할 때라고 생각합니다. 그런 의미에서 서울아산병원과 울산의대의 다양한 연구인프라는 좋은 기회를 줄 수 있는 연구기관이라 생각하며, 이러한 융합학문에 흥미를 갖고 있는 많은 학생과 후배연구자들이 관심을 가져 주었으면 합니다.

등록일 2017-02-21
랩/개인 홈페이지
https://www.researchgate.net/profile/Chan-Gi_Pack
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http://www.ibric.org/hanbitsa/treatise_index_for_author.php?idauthorid=24163
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