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

세포밖 소포체 (extracellular vesicles, EV)은 세포가 외부로 분비하는 구조체로서 30 nm 에서 1000 nm 크기의 지질 이중층으로 구성되어 있습니다. 이론적으로 생성 기전에 따라 30~200 nm 크기의 엑소좀 (exosome)과 100 nm 이상 크기를 가지는 엑토좀 (ectosome, or microvesicle)으로 나누기는 하지만, 실제의 엑소좀/EV의 복잡성은 크기 및 구성성분에 의해 다양하게 존재하기 때문에, 이와 같은 분류체계로는 기능적인 설명을 할 수 없습니다. 과거에는 기술적인 한계로 인해 total 엑소좀/EV에 대해 분석을 수행했으나, 현재에 nano-flow cytometry 및 single 엑소좀/EV imaging 분석 기술은 동일 세포에서 분비하는 서로 다른 single 엑소좀/EV의 복잡성 (heterogeneity) 을 보여주고 있습니다.

본 논문은 nano-flow cytometry, super-resolution microscopy, 및 atomic force microscopy를 이용해서, 다양한 암세포 및 항암제에 의해 영향을 받는 single 엑소좀/EV의 변화 양상을 분석한 연구입니다. 이 연구에서 사용된 nano-flow cytometry는 405 nm (violet) laser를 통해 70 nm 이하의 크기의 nanoparticle까지 관찰이 가능하게 설계되었습니다. 이 연구를 통해 단위시간당 single 세포에서 분비되는 엑소좀/EV 숫자를 측정했으며, single 엑소좀/EV이 가지고 있는 surface antigen의 숫자를 측정할 수 있었습니다. 단일 세포에서 분비되는 엑소좀/EV는 동일 성질의 개체가 아니며, 특정 antigen에 따른 구성 비율이 차이를 보입니다. 예를 들면, skin cancer cell line A431 유래 엑소좀/EV의 경우 ~50%가 Tissue factor(+) 이고, ~7%가 EGFR(+) 입니다. 이러한 비율은 세포주 종류나 외부 영향 (항암제 처리 유무)에 따라 변화합니다. 또한, super-resolution microscopy를 이용한 single 엑소좀/EV imaging을 통해서 독립되게 존재하는 EGFR(+), CD63(+), 및 DNA(+) 엑소좀/EV을 확인했습니다. 기능적인 측면에서도 엑소좀/EV에 크기 및 subtype (single, double, or more specific antigen positive) 따라 표적세포 내 흡수 정도 및 recycling이 달라지며, 이는 같은 세포에서 나온 엑소좀/EV일지라도 기능이 있는 것과 없는 것으로 나누어 짐을 의미합니다.

최근에 엑소좀/EV는 다양한 약물전달체/치료물질로 응용연구가 수행되고 있습니다. 하지만, 분리/정제된 엑소좀의 균질성에 대한 접근은 기술적인 한계로 쉽지 않았습니다. 본 논문에서 구축한 nano-flow cytometry는 통상적인 세포 flow cytometry와 동일하게 엑소좀/EV의 다양한 구성 성분 (단백질, DNA) 및 크기에 따른 분포를 높은 민감도 (1x107 particles/mL)로 다양한 조건에 따른 분석이 가능합니다. 또한, single 엑소좀/EV의 상대적인 분포를 측정할 수 있는 customized micro-chip에 비해, commercial nano-flow cytometry는 접근성이 높고, 실제 농도 및 항원 수를 측정해 낼 수 있기 때문에, 앞으로의 엑소좀/EV 연구에 새로운 접근 방식을 제공할 것으로 예상합니다.

Single 엑소좀/EV 수준에서의 분석은 분리방법 및 보관방법에 의한 영향을 받아, ultracentrifugation에 의한 pelleting 및 freezing-thawing에 의한 aggregation이 결과에 영향을 주었습니다. 또한, 항체도 회사마다 binding affinity 및 fluorophore intensity가 다르기 때문에 최적의 항체를 찾는데 많은 비용과 시간이 소비됐습니다. 논문에는 기술되지 않았지만, 엑소좀/EV에 분리방법 및 항체에 의한 물리적 영향을 최소한으로 주기 위해 다양한 방법을 사용한 부분에서 지루함과 어려움이 있었으나, 결과적으로 효과적인 분석방법을 구축한 것에 대해서 보람을 느꼈습니다. 

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

이 연구는 캐나다 몬트리올에 있는 The Research Institute of the McGill University Health Centre (RI-MUHC)에 있는 Dr. Janusz Rak 연구실에서 수행을 했습니다. RI-MUHC는 약 100개의 연구실로 구성되어 있으며, 병원이 같은 건물에 있기 때문에 임상의사들과 다방면의 공동연구를 진행하고 있습니다. 또한, 최신의 고가 연구기기 장비가 플랫폼 형태로 구축하고 있기 때문에, 누구나 쉽게 사용할 수 있어 연구자에게 최적의 환경을 제공한다고 생각합니다. Dr. Janusz Rak 연구실은 2008년에 악성 뇌종양 유래 EGFRvIII가 엑소좀/EV를 통해 양성 뇌종양에 전달되어 악성 뇌종양으로 변환시킨다는 연구를 최초로 규명한 연구실입니다. 현재는 glioma stem cell, oncogenic transformed cell에서 분비되는 엑소좀/EV의 복잡성과 기능 연구 (metastasis, coagulation, angiogenesis, uptake, subtype)를 진행하고 있습니다.
  
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

연구는 상대적으로 반복적이고 지루한 과정이며, 성공보다는 실패가 더 많을 수 있지만, 포기하지 않고 하나의 완성된 연구로 발표하는 것은 다른 직업에서 느낄 수 없는 큰 자부심과 보람을 주는 일이라고 생각합니다. 결과보다는 과정을 즐길 수 있는 마음으로, 주변 연구자들과의 활발한 교류를 통해 자신의 역량을 보일 수 있었던 것이 제가 긴 연구 동안 포기하지 않고 연구활동을 지속할 수 있었던 이유라고 생각합니다. High impact 논문을 내는 것은 다수의 사람들에게 객관적으로 인정을 받을 수 있는 것이지만, 과정을 통해 동료에게 인정받는 것이야 말로 "진짜 과학자"가 되는 길이라고 생각합니다.

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

제 경험상 해외에서 포스닥을 뽑는 과정은 연구실에 인건비가 확보가 된 다음 시작을 합니다. 따라서, 준비하시는 분이 원하는 시점과 실제 포스닥을 시작할 수 있는 시점이 다릅니다. 그리고 포스닥을 뽑는 것은 랩의 미래 연구 성과와 밀접한 관련이 있기 때문에 박사과정 학생 보다는 신중하게 뽑으려고 합니다. 서류가 훌륭한 사람보다는 주변에서 추천을 받거나 평상시에 잘 알고 있는 사람을 선호합니다. 따라서, 한국에서 해외로 포스닥을 용이하게 오는 방안은 박사과정 중에 최대한 지도교수님 및 해외학회를 통해 네트워크를 적극적으로 유지/개발하는 것입니다. 또한, 포스닥의 가장 중요한 역량은 프로젝트를 2년 내에 마무리할 수 있느냐를 판단하기 때문에 해당 연구실과 지원자의 적합성을 가장 중요하게 본다고 할 수 있습니다. 따라서 박사과정때의 연구분야와 50% 정도는 일치하는 쪽으로 알아보시는 것이 좋습니다. 그리고, 영어능력은 부족하더라도, 연구를 잘 하면 됩니다.

캐나다의 경우 포스닥 과정은 트레이닝 과정으로 생각하기 때문에 5년의 기한을 가지고 있습니다. 5년동안 세금 혜택과 여러가지 장학금에 지원할 수 있는 기회를 줍니다. 한국에서 포스닥을 준비하는 경우 박사 학위를 받은 후에 소속연구실에 1-2년 머무르며 알아보는 경우가 있는데, 이럴 경우 캐나다에서는 여러모로 불이익이 많습니다. 대다수의 장학금의 경우 박사 학위를 받은 후 3년 이내에 지원을 할 수 있고, 포스닥으로는 박사학위 수여 년도 기준으로 최대 5년만 있을 수 있기 때문에, 제 개인적인 의견으로는, 포스닥 연구실을 먼저 정한 후에 박사학위를 받는 것이 경력 개발에 유리합니다.

5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

엑소좀/EV의 생성기전에 대해서는 다수의 연구가 되어 있으나, 흡수 (uptake)에 관련해서는 아직 불분명합니다. Oncogenic transformation은 엑소좀/EV 흡수를 기전을 활성화시키기고, cancer invasion 및 migration에 관련이 된다고 추정되고 있습니다. 현재 엑소좀/EV subtype에 따른 흡수기전 차이/선택성 규명 및 표적 세포 내에서 엑소좀/EV 구성성분 (lipid, protein, nucleic acid)의 recycling 기전에 대해 연구하고 있습니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들....

해외에 나와 여러모로 힘든 상황이 많았음에도, 꾸준히 긍정적으로 저를 응원해준 사랑하는 가족 주동희, 최아인에게 고맙다고 말하고 싶습니다. 해외에 있어 연락하기 힘든 상황임에도 가끔 안부 연락을 해준 친구 김경신, 강경민에게 고마움을 전하고 싶습니다. 언제나 긍정적인 말로 연구 뿐만 아니라 캐나다의 삶에 아낌없는 도움을 주신 현재 연구실의 지도 교수님인 Janusz Rak 박사님께 진심어린 감사의 말을 전하고 싶고, 연구 및 삶에 대한 이야기를 나눌 수 있고 벗이 되어준 Brian 및 Laura에게 고마움을 전하고 싶습니다. 그리고 실험적으로 많은 도움을 준 정현주 선생님에게 감사를 드립니다. 본의 아니게 캐나다에서 같이 연구하고 있는 University of Toronto 김대겸에게도 고마움을 전합니다. 제가 갑자기 연락들 드렸을 때도, 여러모로 흔쾌히 도움을 주신 DIGIST 황대희 교수님께 이 기회를 통해 감사 인사를 드리고 싶습니다. 마지막으로 연구의 기본을 지도해 주신 POSTECH 고용송 교수님께 깊은 감사의 마음을 전합니다.