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한빛사 인터뷰
한빛사 인터뷰
- 등록2018-07-30
- 조회4,624
Nano Lett., Publication Date (Web): July 11, 2018 | DOI: 10.1021/acs.nanolett.8b01816
Therapeutic Efficacy-Potentiated and Diseased Organ-Targeting Nanovesicles Derived from Mesenchymal Stem Cells for Spinal Cord Injury Treatment
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
중간엽줄기세포(MSC)는 현재 다양한 중증 질환에 치료제로써 활용하기 위해 연구되고 있지만 사실 줄기세포 자체는 질환 부위에 주사해도 금방 죽거나 체액에 의해 씻겨 나가기 때문에 효율이 떨어지는 단점이 있습니다. 게다가 중간엽줄기세포는 세포 자체 크기도 큰 편이여서 정맥 주사를 하게 되면 폐 모세혈관을 유연하게 통과하지 못하고 많은 양의 세포가 폐에 축적됩니다. 따라서 질환 부위로 타겟팅 효율도 현저히 낮습니다. 직접 질환 부위에 주사를 할 수도 있지만 뇌졸중이나 척수손상 질환 등에 직접 주사는 위험성이 높으며 앞서 언급한 것처럼 세포 생존율도 떨어집니다.
이러한 MSC의 단점들에도 불구하고 MSC가 분명한 치료효과를 보이는 것은, 세포가 죽기 전까지 분비하는 다양한 성장인자, 사이토카인 때문이라고 알려져 있습니다. 해당 인자들은 단백질 상태로 분비되기도 하지만, 엑소좀이라는 나노사이즈의 소포체를 통해 분비되기도 합니다. 따라서 본 연구에서는 MSC-유래 엑소좀을 모방하는 나노베시클을 합성하였고, 척수 질환의 타겟팅 효율을 높이기 위해 철나노입자를 MSC-유래 나노베시클 내부에 로딩하였습니다. 척수손상 쥐 모델에 나노베시클을 정맥주사 한 다음 외부 자석을 통해 나노베시클을 손상된 척수 쪽으로 유도 함에 따라, 척수 손상의 치료효과를 보였습니다.
저는 MSC에서 나노베시클을 합성한 후에 추가로 철나노입자를 로딩한 것이 아니라, 철나노입자를 처리한 MSC에서 나노베시클을 합성했습니다. 이러한 이유는, 방법이 훨씬 간단하기도 하지만 철나노입자를 MSC에 처리하게 되면 일부 이온화된 철 이온이 세포의 특정 신호체계를 자극하여 성장인자 분비를 촉진한다는 것을 발견했기 때문입니다. 따라서 철나노입자를 처리한 MSC에서 분리된 나노베시클은 철나노입자 뿐만 아니라 더 많은 양의 성장인자도 가지고 있는 것을 확인했습니다. 이렇게 합성된 철-나노베시클은 일반 나노베시클에 비해 당연히 자성도 있으며 치료효과도 더 높은 것으로 확인했습니다.
본 연구는 제가 3년 전 여름에 박사 과정으로 입학하고 그해 겨울에 바로 시작한 연구입니다. 지나고 보니 2년 반이나 걸려서 논문으로 나오게 되었습니다. 중간에 게을러지기도 하고 막히는 부분에서 많이 답답하기도 했지만 지도교수님께서 많이 도와주시고, 연구실 선후배들도 열렬히 도와주고 같이 술 마셔준(?) 덕분에 힘내서 좋은 마무리 지을 수 있었던 것 같습니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.
저희 실험실은 서울대학교 관악캠퍼스 화학생물공학부에 소속된 조직공학 및 줄기세포 연구실입니다. 연구분야는 굉장히 다양합니다. 저처럼 나노입자의 생체적용 관련해서 연구하는 학생들도 있고, 줄기세포와 생체적합 지지체의 치료 응용, 암 면역 치료 등 다양한 연구를 진행하고 있습니다. 저희 연구실은 수직적인 문화도 없고 학생들 간에 실험적인 토론도 활발하며 언제나 유쾌하고 즐거운 분위기로 지내고 있습니다.
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
사실 지난 몇 년 동안 연구를 하다 보면 자부심이나 보람을 느끼기가 어려울 때가 많았습니다. 내가 이렇게 고생하면서 하는 연구가 과연 전 인류의 관점으로 보면 얼마나 영향이 있을지도 모르겠고 목적이나 의미를 찾기 힘들 때가 종종 있었습니다. 하지만 그 때마다, 내가 하는 연구가 0.01 퍼센트라도 긍정적인 영향을 줄 수 있다면 그 것도 나름 엄청난 것이다 라고 생각하면서 연구하다 보면 또 자부심과 보람이 생기기도 했습니다. 결국에는 생각과 관점의 차이 인 것 같고, 자부심을 느끼려고 본인이 노력해야 한다고 생각합니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
저도 아직 박사 과정 학생이라서 뭐라고 도움되는 말씀을 드릴 지 잘 모르겠습니다만, 5년 남짓한 대학원 생활을 하면서 후배들에게 말해주고 싶은 것은 하나밖에 없는 것 같습니다. 어느 분야든 마찬가지겠지만 장기적으로 생각하고 충분한 각오로 진학하길 바랍니다. 대학원 생활을 하다 보면 자존감도 잃기 쉽습니다. 주변과 나를 자꾸 비교하게 되고, 뭔가 사회에서 동 떨어지는 느낌이 들기도 하는데 이럴 때마다 자기를 굳건히 붙들어야 합니다. 힘들 때마다 운동이나 여행 등으로 스트레스도 풀면 좋을 것 같습니다. 맛집도 다니세요. 다 먹고 살자고 하는 거니깐요. 즐기는 마음으로 하는게 최고인 것 같습니다.
5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
본 연구에서 쓰였던 철-나노베시클의 활용도를 좀 더 넓혀 나갈 계획입니다. 추가로 다른 형태의 나노입자를 다른 질환에 적용하는 연구도 진행 중에 있고요. 저는 앞으로 다양한 나노입자를 다양한 질환에 더 적용해보고 싶습니다. 그러려면 기초 화학, 생물, 의학 지식이 두루 갖춰져 있어야 할 테니 좀 더 부지런히 공부해야 할 것 같습니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들....
부족한 저를 언제나 넓은 마음으로 지도해주시는 김병수 교수님과, 같이 연구하면서 고생했던 Hemant 박사, 그리고 정말 많은 도움 주셨던 한인보 교수님께 감사의 말씀을 꼭 전하고 싶습니다. 실험에 참여했던 우리 실험실과 차의과학대학 학생들도 정말 감사합니다. 돌이켜보니 집-서울대학교 출퇴근길에 판교 차바이오컴플렉스가 위치해 있어서 시간 절약도 되고 정말 좋았던 것 같습니다. 하도 제 집처럼 들락날락 거려서..
마지막으로 항상 저를 열렬히 서포트해주는 우리 가족 사랑합니다.
중간엽줄기세포(MSC)는 현재 다양한 중증 질환에 치료제로써 활용하기 위해 연구되고 있지만 사실 줄기세포 자체는 질환 부위에 주사해도 금방 죽거나 체액에 의해 씻겨 나가기 때문에 효율이 떨어지는 단점이 있습니다. 게다가 중간엽줄기세포는 세포 자체 크기도 큰 편이여서 정맥 주사를 하게 되면 폐 모세혈관을 유연하게 통과하지 못하고 많은 양의 세포가 폐에 축적됩니다. 따라서 질환 부위로 타겟팅 효율도 현저히 낮습니다. 직접 질환 부위에 주사를 할 수도 있지만 뇌졸중이나 척수손상 질환 등에 직접 주사는 위험성이 높으며 앞서 언급한 것처럼 세포 생존율도 떨어집니다.
이러한 MSC의 단점들에도 불구하고 MSC가 분명한 치료효과를 보이는 것은, 세포가 죽기 전까지 분비하는 다양한 성장인자, 사이토카인 때문이라고 알려져 있습니다. 해당 인자들은 단백질 상태로 분비되기도 하지만, 엑소좀이라는 나노사이즈의 소포체를 통해 분비되기도 합니다. 따라서 본 연구에서는 MSC-유래 엑소좀을 모방하는 나노베시클을 합성하였고, 척수 질환의 타겟팅 효율을 높이기 위해 철나노입자를 MSC-유래 나노베시클 내부에 로딩하였습니다. 척수손상 쥐 모델에 나노베시클을 정맥주사 한 다음 외부 자석을 통해 나노베시클을 손상된 척수 쪽으로 유도 함에 따라, 척수 손상의 치료효과를 보였습니다.
저는 MSC에서 나노베시클을 합성한 후에 추가로 철나노입자를 로딩한 것이 아니라, 철나노입자를 처리한 MSC에서 나노베시클을 합성했습니다. 이러한 이유는, 방법이 훨씬 간단하기도 하지만 철나노입자를 MSC에 처리하게 되면 일부 이온화된 철 이온이 세포의 특정 신호체계를 자극하여 성장인자 분비를 촉진한다는 것을 발견했기 때문입니다. 따라서 철나노입자를 처리한 MSC에서 분리된 나노베시클은 철나노입자 뿐만 아니라 더 많은 양의 성장인자도 가지고 있는 것을 확인했습니다. 이렇게 합성된 철-나노베시클은 일반 나노베시클에 비해 당연히 자성도 있으며 치료효과도 더 높은 것으로 확인했습니다.
본 연구는 제가 3년 전 여름에 박사 과정으로 입학하고 그해 겨울에 바로 시작한 연구입니다. 지나고 보니 2년 반이나 걸려서 논문으로 나오게 되었습니다. 중간에 게을러지기도 하고 막히는 부분에서 많이 답답하기도 했지만 지도교수님께서 많이 도와주시고, 연구실 선후배들도 열렬히 도와주고 같이 술 마셔준(?) 덕분에 힘내서 좋은 마무리 지을 수 있었던 것 같습니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.
저희 실험실은 서울대학교 관악캠퍼스 화학생물공학부에 소속된 조직공학 및 줄기세포 연구실입니다. 연구분야는 굉장히 다양합니다. 저처럼 나노입자의 생체적용 관련해서 연구하는 학생들도 있고, 줄기세포와 생체적합 지지체의 치료 응용, 암 면역 치료 등 다양한 연구를 진행하고 있습니다. 저희 연구실은 수직적인 문화도 없고 학생들 간에 실험적인 토론도 활발하며 언제나 유쾌하고 즐거운 분위기로 지내고 있습니다.
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
사실 지난 몇 년 동안 연구를 하다 보면 자부심이나 보람을 느끼기가 어려울 때가 많았습니다. 내가 이렇게 고생하면서 하는 연구가 과연 전 인류의 관점으로 보면 얼마나 영향이 있을지도 모르겠고 목적이나 의미를 찾기 힘들 때가 종종 있었습니다. 하지만 그 때마다, 내가 하는 연구가 0.01 퍼센트라도 긍정적인 영향을 줄 수 있다면 그 것도 나름 엄청난 것이다 라고 생각하면서 연구하다 보면 또 자부심과 보람이 생기기도 했습니다. 결국에는 생각과 관점의 차이 인 것 같고, 자부심을 느끼려고 본인이 노력해야 한다고 생각합니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
저도 아직 박사 과정 학생이라서 뭐라고 도움되는 말씀을 드릴 지 잘 모르겠습니다만, 5년 남짓한 대학원 생활을 하면서 후배들에게 말해주고 싶은 것은 하나밖에 없는 것 같습니다. 어느 분야든 마찬가지겠지만 장기적으로 생각하고 충분한 각오로 진학하길 바랍니다. 대학원 생활을 하다 보면 자존감도 잃기 쉽습니다. 주변과 나를 자꾸 비교하게 되고, 뭔가 사회에서 동 떨어지는 느낌이 들기도 하는데 이럴 때마다 자기를 굳건히 붙들어야 합니다. 힘들 때마다 운동이나 여행 등으로 스트레스도 풀면 좋을 것 같습니다. 맛집도 다니세요. 다 먹고 살자고 하는 거니깐요. 즐기는 마음으로 하는게 최고인 것 같습니다.
5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
본 연구에서 쓰였던 철-나노베시클의 활용도를 좀 더 넓혀 나갈 계획입니다. 추가로 다른 형태의 나노입자를 다른 질환에 적용하는 연구도 진행 중에 있고요. 저는 앞으로 다양한 나노입자를 다양한 질환에 더 적용해보고 싶습니다. 그러려면 기초 화학, 생물, 의학 지식이 두루 갖춰져 있어야 할 테니 좀 더 부지런히 공부해야 할 것 같습니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들....
부족한 저를 언제나 넓은 마음으로 지도해주시는 김병수 교수님과, 같이 연구하면서 고생했던 Hemant 박사, 그리고 정말 많은 도움 주셨던 한인보 교수님께 감사의 말씀을 꼭 전하고 싶습니다. 실험에 참여했던 우리 실험실과 차의과학대학 학생들도 정말 감사합니다. 돌이켜보니 집-서울대학교 출퇴근길에 판교 차바이오컴플렉스가 위치해 있어서 시간 절약도 되고 정말 좋았던 것 같습니다. 하도 제 집처럼 들락날락 거려서..
마지막으로 항상 저를 열렬히 서포트해주는 우리 가족 사랑합니다.
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