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

세포노화(cellular ageing)로 더 알려진 Senescence는 세포분열(proliferation)이 멈추어진 상태를 말합니다. 약 60년 전에 사람의 정상 체세포(normal fibroblast)가 culture상에서 어느 정도의 분열을 하게되면 더 이상 분열하지 못하는 현상을 발견하곤 동물의 노화(Organismal ageing)에 대한 설명으로 처음에는 사용되기 시작하였습니다. 이후 그 기작(mechanism)에 대한 많은 연구가 진행되면서 세포사멸(apoptosis)와 함께 주요 종양 억제기작(tumor suppression mechanism)으로 서의 그 중요성이 강조되고 있습니다. 하지만 최근에는 종양 외의 다른 질병(non-tumor related diseases and pathology)에서 Senescence 발생이 관찰되는 있는데 그 원인과 역할에 대해서는 상대적으로 많은 연구가 되어 있지 않고 있습니다.

제가 연구하는 물질은 CCN1이라는 ECM(extracellular matrix)단백질로 발생과정에는 그 중요성이 잘 알려져 있지만, 그에 비해 성체(adult)에서는 아주 소량의 발현만이 관찰되어 그 기능이 잘 밝혀지지 않았습니다. 하지만 CCN1은 여러 질병에서 염즘반응(inflammation)과 상처치유(injury repair)이 일어날 때 특이적으로 그 발현이 아주 크게 증가되는데, 그 것으로 CCN1의 역할은 질병에 연관 되어있다고 생각되어지고 있습니다.

여러 모델 중에서 피부상처치유(cutaneous wound healing)의 동물모델을 사용했는데, 앞에서 언급한 것 처럼 치유과정중에서 CCN1의 과발현이 관찰되었습니다. 그 기능을 연구하기 위해 CCN1이 그 세포수용체(receptor)로 사용하는 Integrin중 세포내 신호전달(signaling)에 주로 역할이 있는 6 1 integrin과 보조 수용체(Coreceptor)로 역할하는 Heparan sulpate proteoglycan(HSPG)에 결합하지 못하는 변형단백을(mutant)을 정상단백질 대신에 발현하게 만든 쥐(knock-in mice)를 사용였습니다. 처음 예상으로는 변형쥐(mutant mice)에서 상처치유가 잘 안될 것이라 생각했는데, 실험결과는 오히려 반대로 변형쥐에서 치유속도가 더 빨라지는 것을 관찰할 수 있었습니다. 그 원인을 연구하는 과정에서 놀랍게도 정상쥐의 상처(wound)에서 변형쥐와는 달리 다량의 senescence 가 발생한다는 것을 발현하였습니다. Senescence에 의해 분열이 억제(proliferation arrest)되 세포가 적은 변형쥐에서 상대적으로 치유속도가 증가한 것이었습니다. 이로서 처음으로 senescence가 상처치유(wound healing)과정에서 나타나는 반응중 하나이며, 이 반응이 CCN1에의해 조절된다는 것을 발견하게 된 것입니다.

앞에서 언급한 것처럼 비 종양관련 질병(non-tumor related disease)에서 senescence의 역할이 잘 알려져 있지 않았기 때문에 상처치료(wound healing)에서의 그 역할에 대해 더욱 호기심이 생겼습니다. 그래서 정상쥐와 변형쥐에서 senescence가 전후의 조직을 비교하였는데, senescence가 적게 일어나는 변형쥐에서 조직이 정상쥐에 비해 훨신 fibrotic한 것을 발견할 수 있었습니다. 더 나아가 이 현상은 senescence 가 일어난 세포에서 특이적으로 항섬유증(anti-fibrotic)의 물질들(eg, Matrix metalloprotease)이 다량 발현되기 때문이라는 것을 발견하게 되었습니다.

Fibrosis(섬유증)는 몸의 대부분의 기관과 조직에서 상처치유 중에 정상적으로 나타나는 반응으로 쉽게 설명하면 상처가 나서 조직이 damage를 입었을 경우 치유가 완료되기까지 조직을 서로 붙들어 주기 위해 collagen과 같은 ECM 물질들이 다량 축적되는 것을 말합니다. 그리고는 collagen과 같은 물질의 분비가 줄어들고 축적된 물질을 제거하는 효소들의 생성이 늘어나면서 정상조직이 이 fibrotic 한 조직을 대체하면서 치유가 완료되는 데, 반대로 비정상적으로 많이 혹은 그 기간이 길어지게 될 경우 fibrosis는 정상적인 조직의 기능을 저해하게 됩니다. 그러므로 제 연구결과는 senescence가 상처치유과정에서 fibrosis가 비정상적으로 일어나지 않게 하는 방어기작으로 작용하며, 이 기작은 CCN1이란 물질에 의해 조적된다는 것을 피부상처치유 모델을 이용하여 처음으로 보여주게 된 것입니다.

지금 현재 이 비정상적 fibrosis에 의한 조직기능저하는 많은 건강상 문제를 야기하고 있지만 그 치유법이나 치유약의 발견되지 않아왔습니다. 그러므로 CCN1 물질을 이용 senescence를 일으키고 이로인해 fibrosis를 억제시킬 수 있다면 새로운 분자치료법(molecular therapy)으로 널리 이용될 수 있게 되는 것입니다. 현재 피부상처에서는 CCN1을 외부에서 처리하였을 때 senescence에 의해 fibrosis가 억제되는 것을 발견하였고, 간과 같은 다른 기관에서도 CCN1이 anti-fibrosis의 기능을 하는 것을 확인 하고 있습니다.

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

저는 현재 University of Illinois at Chicago의 College of Medicine의 Biochemistry and Molecular Genetics department에 소속되어 있습니다 (PI: Dr. Lester F. Lau). 의대소속으로 5개의 research departments가 있는데 이중 제가 속한 Biochem. Mol. Gen. 이 가장 큰 규모를 자랑하고 있습니다. 특히 학교가 있는 지역은 미국 일리노이 주의 Medical district로 지정된 구역에 위치하여, 이 곳에서는 보이는 거의 대부분의 건물이 병원일 정도로 Research와 Clinic이 잘 조화된 곳입니다.

3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

결국은 모든일에 얼마나 진지하게 생각을 많이 하는 가가 연구의 전부라고 말하고 싶습니다. 물론 실험을 많이 하고 시간을 많이 할애하는 것도 중요하지만 얼마나 잘 정돈된 생각을 가지고 있고 또 얼마나 잘 계획을 하는가가 효율도 높힐 뿐 아니라 좋은 결과도 갖게 해주니까요. 연구활동중 재미 있는 것은 의외의 결과가 오히려 큰 발견으로 이끄는 것인데요, 하지만 이러한 것도 우연히 행운처럼 오는 것은 아닙니다. 왔을 때 잡을 수 있게 준비가 되어 있어야 하지요. 그러기 위해서는 많이 생각하고 많이 공부하고 하는 것이 도움이 되는 것 같습니다. 저는 석사학위를 광주과학기술원에서 받았는데요, 석사때의 경험이 아주 유리하게 작용하였습니다. 대부분의 한국 학생들이 이미 경헙이 많이 쌓인 상태에서 미국으로 오는 경우가 많은데 그래서 현지 외국 PI 들이 경험도 많고 똑똑한 한국사람들을 많이 선호합니다.

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

위에서 잠깐 말한 것 처럼, 생각을 많이 하는 것이 아주 중요합니다. 한국에서 유학을 오면 대부분을 아주 일을 열심히 한다고 생각하는데 물론 많은 시간 연구에 열중하는 것도 있지만 진지하고 열정적으로 생각을 많이 하는 것이 좋은 연구결과를 얻는이유라고 생각합니다. 고로, 넓은 분야에 걸쳐 다양한 서로의 생각을 공유하며 지식을 넓히는 일이 것이 가장 중요할 것입니다. 다양한 분야에 책도 많이 읽으시고 어떤 분야던 인적 network도 잘 쌓으시면 좋습니다. 물론 미국으로 유학을 오시려면 영어에 어는정도 자신감이 있으신 것이 좋을 것입니다.

5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

발표된 연구결과와 연관되어 세부 신호전달기작은 전부 밝혀진 것이 아닌 한 줄기만이 밝혀졌습니다. 그 중 CCN1이 Senescence을 일으킬 때, 세포내 활성산소(reactive oxygen species)가 증가되며 중요한 역할을 하는데, 이 활성산소가 증가되는 기작이 여느 기작과는 다른 특이 한 점을 보이고 있습니다. 이에 관해 더 자세한 연구를 하고 있습니다. 또한 Fibrosis의 경우 이미 CCN1이 치료제의 가능성을 보여주었기 때문에 조금더 효과적인 drug 으로의 사용을 위해 처리 방법등의 개선책을 연구중에 있습니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들....

일찍 시작할수록 가능성의 문은 더욱 활짝 열리게 되는 것 같습니다. 더 넓은 새상으로 나오면 가능성의 문은 더 커질 수 있습니다. 저처럼 적지않은 나이에 (그리 많지도 않지만)(제가 학생으로 첨 왔을 때 department 에서 가장 늙은 신입생이 었습니다.)

가족과 강한 과학기술력이 나라의 경쟁력에 크게 일조한다고 생각합니다. 우리나라도 보다 개선된 지원정책으로 많은 젊은 과학도들이 더 큰 세상에 나가서 배우고 성장하여 국가 경쟁력에 일조할 수 있도록 해야 할 것입니다. 더불어 BRIC 운영진께 좋은 기회를 주셔셔 감사하다는 말씀을 드리고 싶습니다.