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김도균
김도균(Do Kyun Kim) 저자 이메일 보기
National Institute of Health
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Mastocytosis-derived extracellular vesicles exhibit a mast cell signature, transfer KIT to stellate cells, and promote their activation

1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드

알레르기 질환은 전 인구의 10~20%에서 관찰될 정도로 흔한 질환으로 뚜렷하게 증가하고 있는 추세입니다. 비만 세포 (Mast cell)는 알레르기의 주요인이 되는 면역 세포입니다. 비만 세포의 표면에는 IgE 형태의 항체가 붙을 수 있는 표면 인자가 있으며, 기질에 붙은 후 비교적 바로 떨어지는 다른 항체와 달리 IgE는 비만 세포에 붙으면 거의 떨어지지 않습니다. 이 때, IgE에 붙는 물질(즉, 알레르겐)이 인체 내로 들어와서 IgE와 결합을 하게 되면, 그 IgE와 결합하고 있는 비만 세포가 활성화 됩니다. 이렇게 활성화된 비만 세포는 신경 전달 물질인 히스타민(Histamine)을 외부로 분비하여 알레르기 반응을 유발시킵니다.

비만세포증(Mastocytosis)은 비만 세포가 조직에 병적으로 축적되며, 비정상적인 증식(성장 인자 중 하나인 stem cell factor에 반응하는 비만세포 수용체 KIT; CD117의 변이와 관련이 있음) 에 의해 비만세포에서 분비되는 매개물질로 인해 다양한 임상증상이 나타나는 희귀 질환입니다. 피부가 가장 흔하게 침범되는 기관이며, 피부 외의 흔하게 침범되는 기관으로는 골수, 간, 비장, 그리고 림프절이 있습니다. 비만세포증이 성인기에 시작되는 환자들의 경우 피부 뿐만 아니라 신체 내부 장기에 영향을 주는 반면에, 어린시절에 질환이 시작되는 경우 피부에 뚜렷한 증상(Cutaneous Mastocytosis)을 보입니다.  만일 이 질환의 증상이 피부 이외의 하나 이상의 다른 신체 내부 장기에 나타난다면 이 질환을 "전신성 비만세포증(Systemic Mastocytosis)"이라고 부릅니다. 특히, 전신성 비만세포증 환자중 나타나는 현상으로, 간으로 비만세포의 침투 후 간섬유화(liver fibrosis)를 유도한다는 보고가 있지만, 아직 이 메카니즘에 대해서 규명되지 못하고 있습니다. 

이번에 발표한 논문에서는 세포내 전달자인 엑소좀을 이용하여 비만세포증 환자에게서 증가하는 간섬유화 메카니즘을 규명하였습니다. 전신성 비만세포증 환자의 환자에서 엑소좀이 증가되어서 분비되며, 그 안에 함유하고 있는 단백질이 비만세포 특이적인 단백질임을 확인하였습니다. 더불어 전신성 비만세포증 환자의 혈청에서 증가된 엑소좀이 포함하고 있는 단백질중  "비만세포 수용체 KIT (CD117)" 이 간섬유화(liver fibrosis)를 유도한다는 것을 세포, 동물 모델에서 확인하였습니다. 결과적으로 엑소좀은 질병 특이적 단백질을 혈액으로 분비하여, 주변 세포에 영향을 미치는 것을 알 수 있었습니다. 따라서, 질병 특이적인 아바타 엑소좀이 질병의 마커로 이용가능하며, 질병상태에서 증간된 엑소좀은 향후 새로운 치료 접근 방법을 위한 잠재적인 연구 대상으로 여겨집니다.

2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.

저는 석.박사과정 동안 면역학 관련 연구를 하였으며, 면역학이라는 학문적 분야 중에서도 자가 면역 질환과 과민반응 관련 연구를 진행하였습니다. 과민반응의 대표적 질환인 알레르기와 관련하여 아토피성 피부염 질환동물모델의 제작과 알레르기 질환의 주요인이 되는 면역 세포인 비만세포(Mast cell)의 신호전달기전 연구를 수행하였으며, 이를 바탕으로 알레르기 질환의 치료제 후보 도출과 신규 병인인자의 발굴 연구에 초점을 맞추어 연구를 10년 동안 진행을 하였습니다.

박사 후 과정은 좀 더 깊은 비만세포(Mast cell)의 신호전달기전 연구를 위해서 미국 국립보건원 (NIH; National Institute of Health), NIAID (National Institute of Allergy and Infectious Diseases)에 조인하게 되었습니다. 제가 속한 연구실은 알레르기 질환 연구실로(Laboratory of Allergic Diseases; Mast Cell Biology Section, https://www.niaid.nih.gov/research/dean-d-metcalfe-md) 다양한 알레르기 질환 관련 기전 연구를 하는 연구실입니다. 최근에는 이 질환과 관련해서 엑소좀을 이용한 바이오마커 발굴 및 기전 연구도 진행하고 있습니다.

3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

제가 속해 있는 NIH/NIAID 연구실에서는 임상 의사들과 과학자들 모두 같이 연구를 하며, 소통하는 시간을 매주 가집니다. 특히, 희귀한 알러지 환자들의 증상과 이를 치료하기 위한 기초연구에 대해서 실험디자인과 디스커션을 하고 있습니다. 실제 기초과학의 연구결과를 임상과학에서 실제 사용될 수 있는 단계까지 연계해 주는 연구(translational research)는 생각보다 쉽지 않으며, 시간이 많이 걸립니다. 하지만, 실제 알레르기로 고통받는 환자들에게 조금이나마 도움을 줄 수 있는 연구를 한다는 것에 보람을 느끼게 되고, 환자들에게 더욱 실질적인 도움을 줄 수 있는 연구를 계속해서 해나가도록 하려고 합니다.

4. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

엑소좀은 우리 몸속에 분비되는 100 나노미터로 매우 작지만 많은 정보가 담겨 있으며, 세포의 성질과 상태를 대변하고 있습니다. 특히, 엑소좀은 특정 세포에 이상이 생길 경우에 분비가 증가되는 것으로 알려져 있습니다. 전신성 비만세포증 환자들에서도 혈액 내 엑소좀이 증가 되었으며, 엑소좀 안에 비만세포 특이적인 단백질들과 핵산을 가지고 있었습니다. 따라서, 제가 연구하고 있는 전신성 비만세포증 환자들에게 항히스타민 약물을 대신 할 수 있는 새로운 치료 약물 스크리닝 및 발굴을 엑소좀을 이용하여 앞으로 연구를 이어가고 싶습니다.

5. 다른 하시고 싶은 이야기들....

이번 한빛사 인터뷰를 통해서 그 동안 표현하지 못했던 고마운 분들에게 마음을 전하고자 합니다. 먼저 늘 힘이 되어 주시는 박사 지도 교수님이신 건국대학교 최완수 교수님께 감사의 마음을 전하고 싶습니다. 현재 소속되어 있는 NIH/NIAID의 MD. Dean D. Metcalfe과 Dr. Ana Olivera은 저의 멘토로서 아낌 없는 도움을 주고있습니다. 그리고 지금은 곁에 계시지 않지만 과학자의 삶에 대해서 모범답안이 되어주신 Dr. Michael A Beaven 감사의 마음을 전합니다. 마지막으로, 이 논문 디자인 및 마무리에 도움을 주신 NIH/NIAAA 송병준 박사님, 조영은 박사 그리고 엑소좀 연구에 대해서 아이디어를 주신 경북대학교 백문창 교수님께 감사한 마음을 전하고 싶습니다.

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 등록일 2018-11-20
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김혁순 (건국대학교 의과대학)
최완수 (건국대학교 의과대학 면역...)
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