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김혜연
김혜연(Hye Yun Kim) 저자 이메일 보기
연세대학교
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Comparative analyses of plasma amyloid-β levels in heterogeneous and monomerized states by interdigitated microelectrode sensor system

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

알츠하이머병은 100여년 전에 발견되어 연구하고 있으나, 아직까지 치료법이 없습니다. 이런 상황에서는 예방법이 가장 중요한데, 정확한 진단법도 없습니다. 알츠하이머병에 걸릴 확률이 높은 사람이 누구인지, 나는 그럴 가능성은 있는지 등을 안다면 예방이 효과적일 것입니다. 인지기능이 저하되는 증상이 나타나기 약 20여년 전부터 뇌 속에 베타아밀로이드라는 알츠하이머 원진단백질이 축적되기 시작합니다. 즉, 일반적으로 60대에 치매증상이 나타난다면, 그 환자는 이미 40대 였을 때부터 베타아밀로이드가 축적되어 가고 있었다는 것입니다. 뇌 안에 존재하는 베타아밀로이드는 정상일 때는 모노머(monomer) 형태로 존재하며, 어떤 이유로 인하여, 올리고머(Oligomer), 피브릴(fibril), 플라크(plaque) 의 형태로 축척, 독성을 갖게되고, 서서히 뇌세포에 영향을 미치면서 알츠하이머병을 일으키게 됩니다. 이 축적되는 과정 중에 '뇌 안에 축적되는 단백질이 존재한다' 라는 사실을 알 수 있다면 현재 치료법이 없는 이 질병의 예방에 큰 도움이 될 것입니다. 그래서 혈액, 뇌척수액 등의 biological fluid를 이용하여 진단하고자 하는 시도는 그동안 많은 연구자들에 의해서 시도되고 있었습니다. 하지만, 아직까지 환자/비환자를 구분하는 것은 불가능합니다. 환자 혈액 속의 베타아밀로이드 양이 정상인과 비교 시 많다, 적다, 혹은 차이가 없다 등의 상반되는 결과들이 나오고 있으며, 이는 기관, 채혈방법, 단백질의 측정방법 등에 따라 다른 결과를 보입니다. 특히, 채혈 시 환자의 공복기간 상태, 채혈시간, 채혈튜브, 전혈(whole blood)을 이용하느라, 플라즈마(plasma) 혹은 세럼(serum)을 사용하느냐, 채혈 후 보관법 등 수많은 조건의 변수가 있습니다.

그래서, 전세계에서 동일한 조건을 사용하면 혈액 혹은 뇌척수액 등을 이용한 진단의 가능성을 연구할 수 있을 것으로 예상하고, 그 방법을 만드는 연구도 전세계적으로 활발히 진행되고 있습니다. 그러나 저희 팀은 혈액진단이 아직까지 불가능한 원인을, 혈액 내 베타아밀로이드의 '상태'에 초점을 두었습니다. 물론 극미량을 측정할 수 있는 센서의 개발도 필요했습니다. 저희는 '혈액 내에 꼭 모노머의 형태만 있는 것은 아닐 것이다' 라는 가설을 세웠고, 그 이유때문에 측정 시 결과가 다르게 나온다고 생각하고, 약 5년전부터 센서개발팀과 함께 연구를 시작하였습니다.

본 진단방법연구의 핵심은, (1)모든 혈액 내 베타아밀로이드의 모노머화를 진행 후, (2)극미량의 단백질을 축정할 수 있는 센서를 이용하여 단백질 측정, (3)CLASS (comparing levels of Aβ by self-standard) 기법-타인이 아닌 자신의 값과 비교-을 이용하여 측정값 분석하는 세가지입니다. 이 방법을 통하여 성공적인 마우스 실험결과를 도출할 수 있었고, 이를 바탕으로 아산병원 및 원자력 병원에서 혈액을 제공받아 human sample에 적용하는 실험을 수행, 93%의 sensitivity와 97%의 specificity를 보이는 알츠하이머병의 혈액진단법이 되었습니다. 앞으로, 많은 사람들이 연구, 진단, 치료과정 등에 널리 사용될 수 있는 방법이 되기를 희망합니다.

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

연세대학교 약학대학 화학생물학 실험실(Laboratory of Chemical Biology)은 알츠하이머병에 관한 기초연구, 진단, 예방, 그리고 치료연구까지, 알츠하이머병에 관한 넓고 깊은 연구를 수행하고 있는 연구실입니다. 펩타이드 합성, 생화학적 어세이, 약물스크리닝, 그리고 동물실험까지 한 실험실에서 수행하여 연구해 나간다는 것은 매우 자랑할 만한 일이라고 생각합니다. 연구자들에게, '항상 새로운 것에 도전하고, 예상과 다르게 나온 결과를 틀린 결과로 생각하지 말고 뒤집어 해석할 줄 알아야 한다'는 것을 몸소 보여주시는 김영수 교수님과 열정 넘치는 학생들이 함께 즐겁게 연구하는 실험실입니다.

3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

좋은 방향으로 이끌어 주시는 지도교수님과, 잘 따라주는 학생들과 함께 일하고 있어, 늘 자부심을 느끼며 생활하고 있습니다. 이번처럼 좋은 저널에 투고하게 되었을 때는 제가 이 팀의 일원임이 더욱더 자랑스럽고 감사합니다.

4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?

요즘에는 공동연구를 예전보다 더 많이 하게 됩니다. 한번 공동연구를 하면, 상대방이 그 다음에도 또 같이 연구하고 싶다고 연락해 오는 그런 연구자가 되면 좋겠습니다. 연구직을 직업으로 가지고 있으면, 별의 별일을 다 겪고 또 듣게 됩니다. 제발 이 과학계만이라도 순수했으면 좋겠다라는 바램을 가지고, 후배연구자분들께 순수함을 잃지 말라고 말씀해드리고 싶습니다.

5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

본 연구결과를 이용한 확장 연구에 집중하고자 합니다. 많은 연구자들이 이 진단방법을 실질적으로 활용할 수 있도록 노력하고자 합니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들....

4년만에 다시 한번 '한빛사' 인터뷰를 하게 되어 개인적으로 너무 기쁩니다. 빠른 시일 내에 인터뷰 기회도 또 얻고, 이런 멋진 케익을 제공해주신 김영수 교수님께  한번 더 제공하실 수 있는 기회도 드려야겠다라는 마음이 듭니다.

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 등록일 2019-04-25
Category: Neuroscience, Biotechnology, Medicine
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