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

미세먼지 (particulate matter; PM)를 비롯한 다양한 환경독성물질의 유해성은 이미 잘 알려져 있으며, 최근에는 단순한 독성 평가를 넘어 특정 독성물질이 어떤 receptor와 signaling pathway를 통해 염증 반응을 유도하는지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 특히 폐는 외부 환경에 직접 노출되는 기관인 만큼, 미세먼지에 의해 유도되는 만성 염증과 선천면역 반응이 다양한 호흡기 질환의 발생 및 악화에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있습니다. 그러나 실제로 미세먼지가 어떤 receptor signaling mechanism을 통해 폐 염증을 유도하는지에 대해서는 아직 명확히 밝혀지지 않은 부분이 많습니다.

최근에는 환경 유해인자를 세포가 어떻게 감지하고 반응하는지에 대한 연구가 중요한 흐름으로 자리잡고 있으며, 그 과정에서 TLR(Toll-like receptor)과 같은 pattern recognition receptor(PRR)의 역할이 주목받고 있습니다. 현재까지 미세먼지 유래 염증 반응 연구는 주로 TLR4-mediated signaling pathway를 중심으로 진행되어 왔으며, 이는 macrophage 활성화 및 염증성 사이토카인 발현과 밀접하게 연관되어 있는 것으로 알려져 있습니다. 반면, TLR2의 경우 다양한 외부 자극과 손상 신호를 인식하는 중요한 receptor임에도 불구하고, 미세먼지 유래 폐 염증 환경에서의 역할과 하위 signaling mechanism에 대해서는 아직 충분히 밝혀지지 않은 상황입니다.

본 연구에서는 기존의 TLR4 중심 해석에서 나아가, 미세먼지 유래 폐 염증 반응에서 TLR2-mediated signaling의 중요성에 주목하였습니다. 특히 TAK1(transforming growth factor-beta-activated kinase 1)-mediated TLR2 signaling이 염증 반응 조절에 핵심적으로 관여할 수 있음을 확인하였으며, ginsenoside Rd가 해당 signaling axis를 조절함으로써 염증성 사이토카인 발현, 면역세포 침윤, 폐 조직 손상을 효과적으로 완화할 수 있음을 확인하였습니다. 이는 단순한 항염 효과를 넘어, 미세먼지에 의해 활성화되는 receptor-mediated inflammatory signaling의 새로운 조절 가능성을 제시하였다는 점에서 의미가 있다고 생각합니다.

2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.

본 연구는 한국생명공학연구원(KRIBB) 천연물연구센터에서 수행되었습니다. 천연물 연구센터는 다양한 천연물 유래 소재를 기반으로 생리활성 및 작용 기전을 연구하고 있으며, 질환 예방 및 치료를 위한 기능성 소재 개발 연구를 활발히 진행하고 있습니다. 저희 이수의 박사님 연구팀은 폐 염증과 관련하여 다양한 환경 유해인자에 의해 유도되는 호흡기 질환 모델(COPD, asthma, acute lung injury 등)을 중심으로 연구를 진행해왔습니다. 다양한 세포 및 동물모델을 활용하여 천연물 유래 성분이 어떤 분자 기전을 통해 염증 및 면역 반응을 조절하는지를 규명하고, 단순한 항염 효과를 넘어 기전 기반의 면역 조절 연구를 수행해왔습니다. 현재는 이러한 면역 조절 및 기전 연구 경험을 바탕으로 한국생명공학연구원 유전자세포치료전략연구단으로 소속을 옮겨, 기존의 천연물 기반 연구 영역을 면역세포 기반 치료 전략 및 차세대 면역세포치료 기술 개발 분야로 확장하여 활발한 연구를 진행하고 있습니다.

3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

연구를 진행하면서 가장 크게 느끼는 점은, 하나의 결과가 나오기까지 정말 많은 시간과 반복적인 검증 과정이 필요하다는 것입니다. 특히 이번 연구에서는 미세먼지로 세포 자극 조건을 확립하는 과정이 가장 어려웠습니다. 예상했던 염증 반응이 잘 나타나지 않아 오랜 시간 동안 조건을 반복적으로 바꾸며 실험을 진행했지만, 원하는 결과가 보이지 않는 시기가 길어 연구 방향에 대한 고민도 많았습니다. 당시에는 어떤 부분을 더 확인해야 할지조차 막막하게 느껴질 때도 있었습니다.

하지만 이수의 박사님과의 지속적인 논의를 통해 실험 방향을 다시 정리할 수 있었고, 여러 가능성을 검토하던 과정에서 진행한 TLR screening에서 예상하지 못했던 결과를 얻게 되었습니다. 이를 계기로 TLR2-mediated signaling에 주목하게 되었고, 반복적인 검증을 통해 이번 연구의 중요한 기전으로 이어질 수 있었습니다. 또한 대전대학교 김승형 박사님께서 동물모델 연구와 관련하여 많은 도움을 주셨고, 이러한 협업 과정 역시 연구를 진행하는 데 큰 힘이 되었습니다.

이러한 경험을 통해 연구는 단순히 가설을 증명하는 과정이 아니라, 예상하지 못했던 결과 속에서 새로운 방향성을 발견해가는 과정이라는 점을 느낄 수 있었습니다. 처음에는 우연한 결과라고 생각해 의심하기도 했지만, 반복적인 검증과 논의를 거치면서 점차 확신으로 이어질 수 있었습니다. 특히 TLR screening 결과가 처음 나왔을 때의 놀라움과 순간적인 확신은 지금도 잊을 수 없습니다. 예상하지 못했던 결과가 새로운 연구의 방향이 될 수 있다는 점을 직접 경험하면서, 연구의 가장 큰 매력 역시 이러한 과정 속에 있다는 것을 다시 한번 느낄 수 있었습니다.

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

연구를 시작하면 예상했던 결과보다 예상하지 못한 결과를 훨씬 더 많이 마주하게 되는 것 같습니다. 특히 생명과학 분야는 재현성 있는 결과를 얻는 과정 자체가 긴 시간과 많은 시행착오를 필요로 하기 때문에, 조급해하기보다는 꾸준히 결과를 해석하고 연구 방향을 고민하는 과정이 중요하다고 생각합니다. 또한 혼자만의 고민으로 해결되지 않는 경우가 많기 때문에, 지도교수님 뿐만 아니라 실험실 내 동료 연구자들과 적극적으로 소통하는 것도 매우 중요하다고 생각합니다. 연구를 진행하다 보면 생각처럼 결과가 나오지 않아 지치거나 방향성을 잃는 순간들도 많은데, 그럴 때마다 연구실 구성원들과 함께 고민하고 의견을 나누는 과정에서 새로운 아이디어를 얻거나 다시 동기부여를 받을 수 있었습니다. 실제로 연구실 내 토의나 공동연구 과정은 연구 방향을 확장하는 데에도 큰 도움이 되었고, 서로의 시행착오와 경험을 공유하며 함께 성장할 수 있었다고 생각합니다.

무엇보다도 자신의 연구 주제에 대해 꾸준히 흥미를 가지고 질문을 이어가는 자세가 가장 중요하다고 생각합니다. 결과가 잘 나오지 않는 시기에도 왜 이 연구를 시작했는지 스스로에게 계속 질문하다 보면, 예상하지 못했던 결과 속에서도 새로운 의미와 방향성을 발견할 수 있다고 생각합니다. 이러한 과정들이 결국 연구를 계속하게 만드는 가장 큰 원동력인 것 같습니다.

5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

앞으로는 기존에 수행해왔던 환경 유해인자 기반 염증 및 면역 조절 연구를 바탕으로, 면역세포 기반 치료 전략 분야까지 연구 영역을 확장해보고자 합니다. 또한 이번 연구에서 확인한 기전을 바탕으로, 환경 유해인자에 의해 변화하는 면역 미세환경과 면역세포 기능 조절에 대한 후속 연구도 지속적으로 진행하고자 합니다. 무엇보다도 다양한 분야 연구자들과의 협업과 융합 연구를 통해 기존 연구 영역을 확장해나가며, 지속적으로 배우고 성장하는 연구자가 되고 싶습니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....

이번 연구를 진행하면서 하나의 연구가 완성되기까지는 개인의 노력뿐만 아니라 많은 사람들의 조언과 협업, 그리고 지속적인 논의 과정이 함께 필요하다는 점을 다시 한번 느낄 수 있었습니다. 충남대학교 노현주 교수님과 이수의 박사님을 비롯하여 연구자로 성장할 수 있도록 많은 가르침과 도움을 주신 한국생명공학연구원 천연물연구센터 모든 구성원분들께 깊은 감사의 마음을 전합니다. 특히, 오세량 박사님, 류형원 박사님, 김문옥 박사님, 김두영 선생님께서 보내주신 조언과 격려는 학위과정 동안 큰 힘이 되었습니다. 또한 동물실험 전반에 걸쳐 아낌없는 도움을 주신 이재원 박사님과 대전대학교 김승형 교수님 덕분에 연구를 보다 깊이 있게 수행할 수 있었습니다. 아울러 연구 과정에서 많은 도움을 주신 충남대학교 홍성태 교수님께도 감사의 말씀을 전합니다. 학위과정 동안 함께 고민하고 연구하며 큰 힘이 되어준 오은솔 박사님을 비롯한 김홍희, 윤수현, 박지윤, 이수현 선생님과 연구실 구성원들께도 고마운 마음을 전하고 싶습니다. 함께해준 덕분에 학위과정을 즐겁고 뜻깊게 보낼 수 있었습니다. 늘 곁에서 믿고 응원해준 부모님과 동생, 그리고 가족들의 존재 또한 연구를 이어가는 데 큰 힘이 되었습니다. 앞으로도 이러한 가르침과 인연을 마음에 새기며, 끊임없이 배우고 성장하는 연구자가 되도록 노력하겠습니다.