1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명

인간의 주된 3대 사망 원인이 암, 뇌졸증, 급성 심근경색 질환입니다. 흥미로운 사실은 인간의 3대 주요 질병은 모두 혈관이 주요 타켓이라는 것입니다. 그래서, 앞으로의 인류의 최대의 연구방향은 혈관 연구가 주된 연구중의 하나가 되리라 전망해 봅니다. 제가 연구하고 있는 혈관내피 줄기세포(Endothelial Progenitor Cells, EPCs)는 이 3대 주요 질환과 밀접하게 연관이 되어 있습니다. 그만큼 해야 될 일이 무궁무진한 분야라 할 수 있습니다.

혈관내피 줄기세포 (EPCs)는 1997년 Dr. Asahara에 의해서, 인간의 혈액내에서 혈관을 재생 및 수복하는데 적극적으로 관여되는 세포로서 처음 발견이 되었습니다. 이 줄기세포는 최근까지 발견된, 정말로 다양한 배아 줄기세포 (Embryonic Stem cells, ES cells)나 성체 줄기 세포 (Adult Stem cells)들 중에서 임상실험, 즉 환자의 치료에 가장 근접된 세포라고 생각되고 있습니다. 혈관내피 줄기세포 (EPC) 연구의 선두 그룹 중의 하나인 Asahara　그룹은, 2001년 일본으로 돌아와 동경 근방의 토카이대 의대와 고베의 아름다운 인공섬, 포트아일랜드에 위치한 첨단의료센타와 이화학연구소(RIKEN)에 본격적으로 임상 치료 연구를 위한 기초 연구를 시작하였습니다. 이런 일련의 연구 프로젝트 중에 EPCs의 생성의 비밀을 푸는 연구의 방향에서 나온 논문이 본 연구 논문입니다.

최근까지, 혈관 줄기세포의 발견과 그 이후의 주된 연구의 방향은, 많은 성체 줄기세포의 발견이 그러 하듯이, 다량의 단핵구 세포를 특수한 환경에서 일정시간 배양한 세포군을 넓은 의미에서 통칭한 혈관 줄기세포였습니다. 물론, 이 세포군의 연구도 아직 초창기여서 많은 특성 및 기능의 분석 연구가 필요합니다만, 저희 실험실에서는 이런 세포군들의 특성 분석과 동시에, 보다 미분화된 다기능 (Multipotency)의 근원 줄기세포 (Hemangioblastic Stem Cells)를 대상으로, 혈관줄기세포 (EPCs)로의 분화 (Commitment, Development)의 열쇠를 밝히는 것이 하나의 큰 목표였습니다. 잘 아시다시피, Notch는 줄기세포 (Stem Cells)의 운명을 결정할 수 있는 주요 인자로서 주로 발생 단계에서 널리 알려져 있습니다. 일반적인 Notch 유전자 결핍 마우스는 Embryo　단계에서 죽기 때문에 성체 단계에서 이 유전자를 특이적으로 없애는 것이 질병 발생 및 수복 과정에 의한 성체 줄기세포의 발생과 작용 기전을 밝히는 주요 포인트가 됩니다. 저희는 이런 특수한 마우스에 허혈성 혈관 질환을 유도하여 혈관 줄기세포의 작용 기전을 보았습니다. Notch의 ligand, 즉 Jagged-1가 없는 골수 Niche의 근원 줄기세포를 혈관 줄기세포로 유도한 결과, 혈관 줄기세포의 생성 및 여러 주요 기능이 상당히 저하되어 있는 것을 처음으로 보고 하였습니다. 재미있는 사실은 이런 현상은 다른 Notch ligand에는 작용하지 않은 것으로 확인이 되어 ligand specific하게 이루어 지고 있다는 것입니다. 그리고, 반대로 이 ligand에 의해 기능이 증진이 된 혈관 줄기세포를 기능이 저하된 유전자 결핍 마우스에 이식을 시킨 결과, 극적인 혈관의 수복이 이루어 졌음을 확인을 하였습니다. 이 유전자의 Mutation에 의해서 인간의 Alagille syndrom이라는 혈관 질병의 환자들이 있습니다. 이런 일련의 연구는 Notch가 혈관 줄기세포의 생성 및 작용기전에 매우 중요한 인자라는 것을 보고 했다는 것에 의미가 있다고 보입니다. 향후, 혈관 수복 및 치료의 방법으로서 Notch ligand를 이용한 줄기세포의 분화 연구가 중요한 방향이 될 것이라고 기대하고 있습니다.

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

제가 소속되어 있는 곳은 올해 4월달 부터는 토카이대 의대소속의 테뉴어 트랙, 전임교원으로 발령이 나서 근무하고 있읍니다만, 박사후 과정의 처음 2년 간은 지금의 토카이대 의대의 재생 의료센타의 혈관 재생 연구소의 연구원으로서, 그리고 다음 2년간은 고베의 이화학연구소 (RIKEN)의 줄기세포 치료응용연구소 (Stem Cell Translational Research Laboratory)의 연구원으로서 연구를 수행해 왔습니다. 이 연구는 초기 2년간 중에 대부분의 줄기가 잡혔고, 이후의 2년간 여러 연구를 보충하면서 완성이 된 연구결과 입니다. 따라서 연구기관의 소개라면 이 두 기관이 포함되어 있는 Dr. Asahara 총 리더 연구실을 소개하는 것이 타당하리라 생각됩니다.

앞에서도 잠시 언급하였지만, Asahara 연구실은 크게 3개의 연구기관을 포함하고 있습니다. 기초와 임상, 교육을 동시에 하고 있는 토카이대 의대의 재생 의료센터 연구실, 기초 연구 중심의 이화학연구소, 임상 연구 중심의 첨단의료연구소가 서로 아주 유기적으로 혈관 치료 연구를 수행하고 있습니다. 저도 이 3기관에 모두 소속이 되어 여러 연구를 동시에 수행하고 있습니다. 저희 연구실의 연구 방향의 장점은 혈관 치료를 위한 다양한 성체 줄기세포를 소재로 연구하고, 그 작용 메카니즘의 탐색, 응용성 탐색, 상호작용의 기전의 탐색을 다양하게 해 볼 수 있다는 것입니다. 다양한 분야의 전문가, 즉 심장 혈관 재생의 전문의, 신경 재생 연구의 전문의, 뼈재생 연구의 전문의, 기초 의과학자 등이 코웍으로 유기적으로 움직이면서 많은 도움을 받을수 있다는 것입니다. 그만큼 아사하라 팀 리더의 생각이 다양성을 최고의 가치로 추구하고 있다는 것이, 저희로서는 매우 감사할 따름입니다. 제가 다루고 있는 줄기세포도 혈관 줄기세포가 주요 타겟이지만 신경 줄기세포 (NSC), 심장 줄기세포 (CSC)등도 함께 연구 대상입니다. 최근에는 세포시트(Cell Sheet) 프로젝트를 일본 후생성으로부터 큰 그란트를 따와, 실제 환자유래의 심장줄기세포와 혈관줄기세포를 세포시트(Cell Sheet)화하는 세포 치료의 획기적인 발판을 마련하기 위한 연구를 수행 중입니다. 이를 위해서는 심장 줄기세포의 시험관 내의 증식 및 혈관 세포로의 분화, 그리고 세포시트(Cell Sheet)화, 동물혈관 질환 모델에서의 기능의 분석이 필수의 일련의 과정을 거쳐야 합니다. 좋은 환경에서, 자유로운 분위기, 그리고 가능하면 즐거운 분위기에서 연구를 수행하고 있는 것이 Asahara 연구실만의 매력이라고 감히 생각해 봅니다.

3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

이 길을 걸으시는 많은 연구자들이 그러하듯이, 연구 활동 하면서 많은 것을 희생해 온 것이 아쉽습니다. 지난 5,6월달은 한국의 학회의 심포지엄에서 초청해 주셔서 한국에서 모처럼 좋은 만남을 가졌고, 그동안 만나지 못했던 친지들과 등산을 하면서, 길지도 않은 연구자의 생활이지만 지난 10여년의 자기만의 영역속에서 살아온 자신을 돌아보는 계기가 되었습니다. 돌아가신 저의 아버지가 소작농이시면서 한 평생을 하나의 길에서 땅만을 일구어 오신 것처럼, 운명처럼, 다시 연구실로 돌아와서 연구를 하는 즐거움에 하루의 일기장을 펴고 삽니다. 천직이 연구쟁이라는 자부심으로 오늘의 작은 연구가 내일에는 환자들에게는 큰 희망이 될 수 있음을 언제나 느끼고 있습니다. 일본의 어느 심장경색환자이신 노부의 당부를 잊지 않기 위해서, 반복된 일상처럼, 실험노트를 펴고, 세포를 관찰하는 생활은 너무나 가슴 벅찬 일임에 틀림이 없습니다. 이것이 연구를 하는 사람들의 자부심이고 보람이라고 감히 생각합니다. 기회가 된다면 고국의 연구실에서 저만의 독자적인 연구로서, 혈관 줄기세포의 영역을 발전시키고 후학들을 지도하고 싶은 소망입니다.

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

부족한 저의 연구를 소개하는 것을 제안 받은 날, 사실은 많은 고민을 했습니다. 너무나 훌륭한 선배님들과 후배님들이 이 길을 걸으시면서 정말로 좋은 성과를 내고 계신데, 제가 감히 무슨 말을 할까 라는 점에서 많이 망설였습니다. 10여년전, 카이스트 어은동의 작은 생맥주 집에서 미국 유학 생활 중인 친한 벗, 장우와 태호와의 새벽 2시의 통닭과 함께 한 생애 최고의 잡담이 아직 생생합니다. 즐거운 길을 찿아가는, 길이 있어 즐거운 그 마음으로, 풍족하지 않지만 아이와 아내를 돌보며 무엇인가 뜻이 있는 일을 하고 있다는 즐거움으로 다시 반복적인 일상을 시작하고, 그리고, 40이 되고, 50이 되고, 60이 되어도 그 초심으로 생활한다면 어려움이 없으리라 생각합니다. 추상적인 말이지만, 저는 나에게 주어진 길을 묵묵히 걸어가는 일본의 작은 대장쟁이의 삶을 존경합니다. 그리고, 저의 아버지의 삶을 존경합니다. 자신이 좋아할 수 있는 영역을 찿아서, 그것이 국내이던지 미국이던지, 일본이던지, 유럽이던지, 찿아가서, 그 자리에서 인정을 받을 만큼 전력을 다하며 즐겁게 생활하기를 권합니다. 누구나 알고 있듯이, 미래가 불확실한 길이기에 최근에 만난 고대의 생명과학과의 후배인 저의 조카와 지인들에게도 같은 당부를 하였습니다.

5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

혈관줄기세포 연구는 사실은 아주 초기 단계 연구의 실정입니다. 사실은 임상 의사와 더불어 저와 같은 기초의학자가 정말로 많은 일을 해야 할 분야입니다. 앞서 말씀드린 것 처럼, 응용치료를 위한 분야도 암이나 뇌졸증, 심근경색, 당뇨병등 무궁무진한 분야입니다. 그리고 이 세포의 혈관 치료의 작용기전도 아주 많은 부분들이 알려져 있지 않습니다. 면역학, 신경생물학, 세포생물학, 분자생물학적인 실험 방법과 실험 아이디어로 이 분야를 넓여가는 것이 저의 큰 포부입니다. 실제로, 정말 다양한 분야의 연구팀들과 공동연구를 하면서 좋은 결과를 얻어야 할 분야이기도 합니다.

당면한 프로젝트로는 인간 환자유래의 심장 줄기세포 (Cardiac Stem Cells, CSCs)를 혈관세포 (Endothelial Cells, ECs)와 심근세포 (Cadiomyocyte)로 분화하는 연구, 증식 (Ex Vivo Expansion)하는 연구, 이를 응용치료 (Translational Research)하기 위해 세포 시트-화 (Cell Sheet)하는 연구를 기획 중입니다. 그리고, 줄기세포들 간의 상호 작용을 밝히기 위해서 여러 실험을 진행 중이고 기획 중입니다. 신경 줄기세포 (Neuronal Stem Cells, NSCs)와 혈관줄기세포 (Endothelial Progenitor Cells, EPCs)와의 상호작용은 좋은 결과를 가지고 와서 정리단계에 있고, 심장 줄기세포나 암줄기세포 (Cancer Stem Cells)와의 상호작용도 실험구상 중에 있습니다. 그리고, 아주 최근에 도카이대에서 만난, 저보다 훌륭한 이정익 박사 (고대, 동경대, 토카이대 후배이신)와의 인연으로 진행중인 3차원적인 세포구조를 대상으로 하는 혈관조직 (Vascular Tissue Engineering)및 장기화 (Organogenesis) 연구에도 많은 기대를 하고 있습니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들...

저는 지금까지 만난 많은 인연에게 너무나 감사 해야 합니다. 하지만, 일이 바쁘다는 핑계로 그리하지 못했습니다. 너무나 좋은 분들이 항상 저의 주변에 계셨고 모두에게 이 자리를 빌어 감사의 말씀을 전하고자 합니다. 보잘것 없는 연구에 대한 인터뷰에 응한 것도 사실은, 그 많은 사람들에게 고마움을 전하기 위함입니다. 안암동에서 Gene V를 거의 암기하면서 날밤을 지새던 고대 유전공학과 동기들, 그리고, 지금 학문의 백그라운드를 지원해주신 여러 교수님들, 연구를 시작할 때에 너무나 고마웠던 양규환 박사님, 너무나 훌륭하신 카이스트의 독성학실 여러 선후배 분들, 언제나 처럼 새벽이슬을 맞으며, 어은동에서 생맥주를 마시던 유학동기들, 동경대에서 만난 의로운 한국, 일본 연구자들, 그리고, 동경대의 의과학연구소에서 우연하게 만나서 잘 지낸 부산대의 문유석 교수님에게 안부를 전합니다. 그리고, 저의 천직을 인도해 주신 Asahara 교수님은 언제나 저의 후원자이시며 연구동료이시며 전폭적으로 지원해 주고 계심에 감사드립니다. 그리고, 한국에 계신 많은 좋은 인연들과도 앞으로도 좋은 만남과 연구교류가 지속되기를 기원합니다. 고국의 많은 친족들과 저의 가정의 실질적인 정신적, 경제적인 지배자이신 사랑하는 저의 아내와 아들 대성이에게, 그리고 영육 부모님과 하나님께 감사의 말씀을 전합니다. 언제나 그렇듯이, 지금 이자리에서 최선을 다하는 것이 최고의 보답이고 저에게 주어진 길이라고 생각합니다.