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

본 연구는 뇌 내 가장 중추적인 역할을 담당하는 성상교세포(Astrocyte) 연구에서 기존 2차원 배양법이 지닌 구조적 한계와 비정상적인 세포 활성 문제를 해결하고자 하는 시도에서 시작되었습니다. 이를 위해 생체 적합성이 우수한 GelMA를 기반으로 실제 뇌 조직의 물리적 환경을 정밀하게 모사한 ARC-3D(Astrocytic Reactive-Calcium 3D microenvironment) 모델을 독자적으로 개발하였으며, 특히 본 모델은 2D 배양 시 발생하는 비특이적 염증 반응을 최소화하여 실제 생체 내 환경과 유사한 '정상 상태(Resting state)'의 성상교세포를 구현하는 데 성공했습니다.

이러한 안정적인 모델 시스템을 바탕으로 산화 스트레스에 따른 신경염증 반응을 실시간 칼슘 이미징(Real-time Calcium Imaging) 기법을 통해 분 단위로 정밀하게 추적함으로써, 기존 방식으로는 포착하기 어려웠던 역동적인 세포 기전과 약물 반응을 신속하고 정확하게 분석할 수 있는 기반을 마련했습니다. 재현성 확보를 위한 수많은 반복 실험 끝에 구축된 이 견고한 모델은 향후 신경염증 및 뇌 질환 기전 연구에 있어 보다 정밀한 해석을 가능케 하는 효과적인 연구 도구가 될 것으로 기대합니다.

2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.

제가 소속되어 연구를 수행 중인 국가독성연구소(KIT) 글로벌의약바이오연구단은 첨단바이오의약 안전성 평가에 대한 원천기술개발과 희귀 난치질환 극복 글로벌 유전자치료제 개발에 필요한 독성평가법 개발을 목표로 연구를 수행하고 있습니다. 산업적으로 응용이 가능한 기술과 물질개발을 통해 독성과학기술창출에 기여하며 다양한 연구소와 공동연구를 통해 글로벌한 경쟁력을 가진 독성평가 원천기술 개발에 힘쓰고 있습니다.

특히 저는 과학기술연합대학원대학교 (UST) 박사과정생으로서 연구단의 우동호 단장님 지도하에 전기생리학적 분석, 실시간 칼슘이미징, 행동학적 분석 등 고도화된 기술을 활용하여 신경계 독성 기전을 규명하는 연구를 수행하고 있습니다. 이번 ARC-3D 모델 개발 성과 또한 연구단이 지향하고 있는 ‘정밀하고 혁신적인 독성 평가 기술 개발’이라는 비전 속에서 탄생하였다고 생각합니다.

3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

이번 연구의 성과와 함께 박사과정 졸업이라는 소중한 결실을 맺게 되었습니다. 연구 활동을 이어오며 늘 하는 생각은 ‘실패를 하기에 연구자로서의 내가 존재한다’는 것입니다. 연구를 하다 보면 가설과 정반대의 결과에 부딪힐 때가 많지만, 오히려 그 지점에서 예상치 못한 유의미한 해석이 시작되기도 합니다. 수많은 트러블 슈팅(Trouble shooting)을 거치며 문제를 해결해 나가는 과정 자체가 저를 단순한 학생이 아닌, 한 명의 '진짜 과학자'로 성장시킨 가장 값진 시간이었다고 확신합니다.

ARC-3D 모델을 구축하며 겪었던 모든 시행착오와 인내의 과정은 저를 학문적으로나 내면적으로 더욱 단단하게 만드는 밑거름이 되었습니다. 지금 이 순간에도 실험실에서 고군분투하고 계실 많은 대학원생 여러분께, 때로는 실패가 새로운 기회의 문을 여는 열쇠가 된다는 말씀을 꼭 드리고 싶습니다. 예기치 못한 어려움 앞에서도 포기하지 않고 묵묵히 나아가신다면, 반드시 자신만의 유의미한 데이터를 손에 쥐고 졸업이라는 목적지에 도달하시리라 믿습니다. 저 또한 이번 성과에 안주하지 않고, 실패를 두려워하지 않는 연구자로서 계속해서 정진하겠습니다.

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

신경과학 연구는 많은 시간이 필요하고 연구 과정에서 많은 실패를 마주합니다. 연구 과정에서 마주하는 수많은 실패를 결코 두려워하지 말라는 말씀을 드리고 싶습니다. 제가 ARC-3D 모델을 개발하며 얻은 가장 큰 깨달음은, 가설과 다른 결과나 반복되는 트러블 슈팅이야말로 연구자를 한 단계 성장시키는 ‘진짜 공부’라는 점입니다. 예상치 못한 결과 속에서 새로운 유의미한 단서를 찾아내고, 이를 끝까지 파고들어 견고한 데이터로 증명해내는 인내심이 이 분야에서는 무엇보다 중요합니다. 눈앞의 어려움에 일희일비하기보다 꾸준하게 연구 자체를 즐기며 나아가신다면 머지않아 본인만의 연구 성과를 마주하게 될 것입니다.

5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

박사 과정 동안 구축한 ARC-3D 모델과 실시간 분석 플랫폼을 기반으로, 향후 박사후연수과정에서는 이를 더욱 고도화하여 독성 평가 체계를 확립하고자 합니다. 단순히 모델 개발에 그치지 않고, 복잡한 뇌 신경계 시스템과 관련된 질환의 병리 기전을 규명하거나 유전자 치료제와 같은 차세대 바이오 의약품의 안전성을 예측하는 연구로 영역을 확장해 나갈 계획입니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....

이번 연구는 여러 전문가분과의 긴밀한 협력과 헌신적인 공동연구가 있었기에 비로소 완성될 수 있었습니다. 먼저 연구의 큰 방향을 잡아주시고 아낌없는 지도로 이끌어 주신 우동호 단장님께 깊은 존경과 감사의 인사를 올립니다. 특히 3D GelMA 연구의 기틀을 마련해주시고, 리비전(Revision) 과정에서 세심한 조언과 따뜻한 응원으로 논문의 완성도를 높여주신 이유빈 박사님께 진심으로 감사드립니다. 또한, 방대한 NGS 데이터 해석과 KEGG pathway 분석을 통해 연구의 생물학적 메커니즘을 명확히 규명해 주신 박대의 박사님과 류세영 학생의 공헌에도 깊이 감사드립니다. 늘 따뜻한 격려를 보내주신 박대의 박사님과, 급박한 일정 속에서도 놀라운 집중력으로 함께 속도를 내준 류세영 학생 덕분에 큰 고비를 넘길 수 있었습니다. 또한, 정밀한 PCR 및 ELISA 데이터를 통해 연구의 논리적 스토리를 탄탄하게 구축하며 함께 밤낮으로 고생했던 김주강 박사님과의 시간은 연구자로서 잊지 못할 소중한 기억이 될 것입니다. 아울러 묵묵히 연구를 지원해 주신 문경식 박사님과 한결같은 응원을 보내주신 글로벌의약바이오연구단 모든 단원분께 이 영광을 돌리고 싶습니다.