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

다양한 뇌신경질병의 연구에서 뇌신경세포의 기능 이상 문제는 세포수준에서 보았을 때 많은 부분 시냅스(신경세포가 신경신호전달을 하는 신경세포 사이의 간극)의 기능이상 메커니즘과 관련하여 연구되었습니다. 신경세포에서 시냅스의 구조는 크게 신경전달물질을 분비하는 시냅스전뉴런(presynaptic neuron)과 신경전달물질을 수용하는 시냅스후뉴런(postsynaptic neuron)으로 나누어집니다. 신경발달장애인 자폐성 발달장애(autism spectrum disorder)의 경우 시냅스 연구에서 대부분 시냅스후뉴런에 발현하는 수용체 기능이나 시냅스후뉴런 구조형성 및 변이와 같은 메커니즘이 연구되어왔고 그에따른 신경세포 기능변화에 대해 보고되었습니다. 이렇게 시냅스전뉴런보다 시냅스후뉴런이 주도적으로 연구가 되어온 이유는 기술적 제한이 큰 부분을 차지하고 있었습니다. 신경세포의 기능을 측정하는 전통적인 전기생리학 방법이나 세포 이미징 기법을 통해 시냅스후뉴런의 구조와 전기적 특성 등의 변화는 직접적으로 측정이 가능하였지만 시냅스전뉴런의 기능만 단독적으로 분리하여 연구하고 분석하는데는 상당한 기술적 한계가 있었습니다. 이번연구에서 활용된 글루타메이트(흥분성 신경세포의 신경전달물질) 형광센서 단백질인 iGluSnFR (Marvin et al., 2013. Nature Methods)은 시냅스전뉴런의 시냅스 한 부분에서, 또한 시냅스 소포 (synaptic vesicle) 한 개에서 분비되는 글루타메이트의 양을 분석할 수 있는 형광 이미징 센서 단백질로 이를 잘 활용하면 시냅스전뉴런 기능변화에 특이적으로 영향을 받는 신경세포기능의 변화를 연구할 수 있어서 최근 그 다양한 활용성이 주목받고 있습니다.

이번 연구는 iGluSnFR의 활용 및 생화학기법, 전기생리학기법, 형광이미징기법 등을 통해 자폐성 발달장애 원인 단백질로 알려진 SCAMP5와 NHE6의 직접적 상호작용으로 대뇌신경세포 시냅스전뉴런에서 신경전달물질 분비를 조절하는 기전을 밝혀낸 연구입니다. Rat의 뇌신경세포에서 두 단백질의 상호작용을 억제하였을 때, 시냅스 소포로의 글루타메이트 충전에 중요한 NHE6 단백질의 발현 위치에 이상이 생겼고, 이로 인해 시냅스전뉴런에서 분비되는 글루타메이트의 양이 현저히 감소하여 시냅스의 신경신호전달 및 생리학적 기능에 심각한 문제를 초래하였습니다. 두 단백질이 서로 다른 유전체 연구에서 자폐성 장애 원인 단백질로 알려졌지만 이번 연구를 통해 두 단백질이 직접적 상호작용으로 신경세포 기능을 조절한다는 것을 밝혀냄으로서 자폐성 발달장애에 관여하는 다양한 단백질들의 기능을 개별적인 아닌 통합적인 측면으로 연계연구를 통해 공통 기전을 규명해야 한다는 점을 제시하는 중요한 연구가 되었습니다.

NHE6 단백질은 자폐성 발달장애 뿐만 아니라 신경퇴행성질환인 알츠하이머병과도 상당한 연관이 있는 단백질로 알려져 있고, 최근 SCAMP5 단백질은 파킨슨병 환자에게서 돌연변이가 발견되어 두 단백질의 상호작용이 신경세포 사멸을 일으키는 다양한 신경퇴행성질환과 큰 연관이 있을 가능성이 제시되고 있습니다. 추후 연구를 통해 두 단백질의 상호작용과 다양한 뇌신경질환의 연관성을 밝히는 과정이 필요할 것이라고 생각합니다.

이번 논문의 연구과정 속에 많은 에피소드들이 있었지만 한가지만 말씀드리면 이번 논문의 첫 번째 리비젼 때 한 리뷰어가 이번 연구에서 이용한 기존에 잘 알려진 이론이나 실험 기법에 대해 의문을 가지면서 실험 결과를 전체적으로 믿기 힘들다는 느낌의 코멘트를 주었고, 저희는 리뷰어가 논문 리젝트를 주려고 이미 마음먹은 것은 아닌지 리비젼을 받고 매우 당황스러웠던 기억이 납니다. 리뷰어에 대한 답변으로 리뷰어의 생각이 틀리지 않았다는 것을 이야기하며 리뷰어의 코멘트에 맞는 의문점을 해결하는 실험을 추가하고 코멘트에 대한 대답을 성심성의껏 작성하였습니다. 리비젼에 대한 대답을 제출한 후에도 그 리뷰어가 어떤 결정을 내릴지 매우 걱정이 되었는데 두번째 리비젼 때 그 리뷰어가 저희가 작성한 대답이 마음에 들었는지 적극적으로 만족해하며 main Figure에 대한 배치 조정 또한 제안하여 완성도 높은 논문이 되도록 도와주었고, 이러한 제안들이 이번 논문의 후속 연구를 이어가는데 큰 영향을 주었습니다. 이러한 경험을 통해 알 수 있었던 것은 위기라고 생각했던 상황을 잘 극복한다면 후에는 결국 좋은 기회로 바뀔 수도 있다는 것이고, 위기와 기회는 공존한다는 예전 말이 정말 공감되는 경험이었습니다.

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

서울대학교 의과대학 의과학과는 창설된지 10년 조금 넘은 학과로서 실력이 출중하신 다양한 분야의 교수님들과 연구원분들 및 학생분들이 매우 활발한 연구활동을 밤낮없이 열정적으로 진행하고 있습니다. 각 분야의 최고수준을 자랑하는 교수님들께서 연구지도를 해주시기 때문에 열심히 배우며 연구에 매진해보고 싶은 분들께 학과 입학을 매우 추천드립니다. 또한 서울대학교 의과대학 의과학과의 박사과정 졸업 요건이 다른 학과나 다른 학교의 졸업 요건보다 높다고 알고 있습니다 (서울대학교 의과대학 의과학과 박사 졸업요건 : SCI(E)급 논문 Impact factor 10 점 이상 (1저자) 게재 혹은 1저자로 게재된 2개의 논문 중 하나의 논문이 분야별 상위 25%의 논문). 그렇기 때문에 많은 학생들이 요건을 맞추어 학과 교수님들께 인정받는 박사가 되기 위해 더욱 열심히 연구하는 환경이 구축되며 실제 박사학위를 받아 졸업하는 선배님들을 보면 박사 후 연구과정을 나가거나 사회에 나가서도 매우 인정받는 훌륭한 연구자가 되어있음을 알 수 있습니다.

제가 연구활동을 하고 있는 실험실은 서울대학교 의과대학 의과학과 생리학교실 소속 신경기능 및 바이오 이미징 실험실 (Laboratory of Neural Functions and Bio-imaging, 지도교수 : 장성호 교수님) 입니다. 저희 연구실은 뇌신경세포의 시냅스 활동 기전을 밝히는 일들을 하고 있습니다. 시냅스 전뉴런에서의 신경전달물질 분비 기전, 시냅스 후뉴런에서의 신경세포 구조변화 기전, 뇌조직 투명화 및 항체염색 기술개발, 다양한 신경정신질환에서 보고되는 시냅스 관련 유전자의 신경신호전달 기능 규명 등과 같은 연구를 초고해상도 이미징, 라이브 세포 이미징, 생화학 실험 기법, 전기생리학 실험 기법, 분자세포생물학 실험기법, 생물 물리학 실험 기법 등을 통해 연구를 진행하고 있습니다. 저희 연구실은 수시로 대학원생 (석사과정, 박사과정, 석박통합과정) 및 박사 후 연구원(포스닥)을 모집하고 있으니 관심 있으시거나 궁금한 사항이 있으신 분은 언제든지 주저하지말고 연락바랍니다.
실험실 페이지 : http://biomed.snu.ac.kr/research/nfi/
저의 이메일 : 201522047@snu.ac.kr

3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

연구활동을 하면서 많이 느끼게 된 부분은 생각보다 연구라는 것이 처음 시작하는 사람들에게는 진입장벽이 높다는 것과, 연구활동을 지속하는 것이 인내심을 상당히 요구하는 일이라는 것입니다. 연구를 해보기 전에는 막연하게 연구라는 것이 공부를 많이 해야하는 일이기 때문에 공부를 잘하는 학생들은 연구를 잘 해낼 것이라고 생각 했습니다. 하지만 몇 년째 실험실에 있으면서 다양한 학생들을 보니 머리가 좋고 공부를 잘하는 것이 연구를 잘하는 것에 필요한 결정적인 요인은 아니라는 것이 알게되었습니다. 어떤 이론을 공부하고 이해하는데는 공부를 잘하는 능력이 매우 필요하지만 연구를 위해 가설을 구상하고, 실험하고, 결과를 여러가지 방법으로 분석해보고, 결과를 정리하고, 논문을 작성하고, 연구결과를 프레젠테이션하고, 등등의 과정들에는 다양한 부분에서 많은 연습과 노력, 인내심이 필요하며 다양하게 생각하고, 고민해보고, 기존 지식을 습득하는, 즉 생각하는 능력이 매우 중요하다는 것을 느꼈습니다.

연구활동을 하면서 제일 자부심이 생기고 보람이 있을 때는 오랫동안 진행한 연구결과가 결실을 맺어서 논문으로 나올 때와 저의 연구결과가 다른 연구에 도움을 줄 때인 것 같습니다. 오랫동안 진행한 연구 프로젝트가 드디어 끝이 나고, 연구 결과로 나오고, 논문으로 나오는 순간에는 내가 무언가 완성을 했다는 성취감과 나도 할 수 있다는 자신감이 생기며 큰 보람을 느끼는 것 같습니다. 또한 이러한 연구결과가 다른 연구에 조금이나마 도움이 된다면 제가 하는 일이 다른 누군가에게 도움이 될 수 있고, 제가 하는 일이 기초과학 발전에 조금이나마 기여할 수 있다는 것에 큰 자부심을 느낄 수 있을 것입니다.

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

이 분야로 진학하시려는 분들은 본인의 흥미 혹은 깊게 공부해보고 싶은 세부전공에 맞추어 연구실을 잘 선택해야 한다는 것은 이미 잘 알고 계신 것 같습니다. 그래서 저는 어떤 단체 집단으로서 연구실을 선택할 때 고려해야 할 부분을 말씀드리고자 합니다. 다들 알고 계시겠지만 본인이 가고자 하는 집단의 성향과 본인의 성향이 잘 어우러지는 연구실에 가길 추천드립니다. 많은 시간을 연구실에 투자해야 하는 만큼 연구실 구성원들과 지내야할 시간이 많게됩니다. 본인과 연구실 구성원들과의 성향이 잘 어우러지지 못 한다면 하루하루 고통스러운 연구생활이 될 것이고 그로 인해 입학 후 얼마 지나지 않아 연구실을 그만두게 될 수도 있으며 실제 그러한 경우도 많이 보았습니다. 하지만 연구실에 정식적으로 들어가기 전 까지는 실험실의 상황이나 구성원들의 분위기를 알기 쉽지 않습니다. 그래서 연구실에 정식으로 들어가기 전에 다양한 곳에서 단기간 있어보는 인턴제도와 같은 방법을 적극 활용하시길 바랍니다. 하지만 여기서 중요한 점은 어딜가든 100 % 만족이 될 수 없다는 것을 인지하는 것입니다. 연구실 성향이나 교수님, 동료들이 조금 혹은 일부가 마음에 들지 않고 성향이 잘 맞지 않는다고해서 쉽게 다른 연구실을 찾게 된다면 어떠한 연구실도 마음에 들지 않을 것입니다. 연구실 입장에서는 처음 들어오는 사람이 외부인이니만큼 본인 스스로들이 단체의 규칙이나 성향에 맞추어 어우러질 수 있도록 노력하고 어느정도는 본인의 자유를 일부 희생해야 할 수도 있다는 생각을 가지고 연구와 실험에 매진하게 된다면 어떤 연구실에 가서도 잘 적응하여 좋은 성과를 낼 수 있는 연구자가 될 것이라고 생각합니다. 시간이 지나고 보면 후회라는 것이 어떻게든 생기기 마련이지만 선택의 순간에 있을 때 후회하지 않을 선택을 할 수 있도록 많은 고심을 하고, 그 선택에 있어서는 어떤 결과가 나오든 본인 스스로가 책임을 질 수 있는 선택을 하여 모든 분들의 현재와 미래가 최대한 가고자 하는 방향으로 흘러가길 바랍니다.

5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

실험과 연구와 공부를 하면 할수록 점점 끝이 없다는 생각이 듭니다. 연구동향은 매우 빠르게 변화하고, 새로운 실험 기법들이 매년 개발되며, 모르는 정보를 찾다 보면 모르는 정보들이 더 많이 나오는 때도 많습니다. 그렇기 때문에 장기적인 개인적 바람은 시간과 여건이 받쳐주기만 한다면 할 수 있는 한 뇌신경과학 분야에서 연구활동을 계속 하여 새롭게 나오는 지식들을 계속 습득하고 연구해보고 싶습니다. 단기적인 바람은 박사학위를 받은 후 박사 후 연구원으로서 연구활동을 지속하고 연구성과들을 내는 것이 목표입니다. 박사 후 연구원으로서 진행할 세부 연구 분야를 아직 정하지 못 하였지만 저의 능력을 필요로 하는 곳, 그리고 동시에 저의 능력을 더욱 끌어올릴 수 있는 곳으로 갈 수 있었으면 좋겠습니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들....

먼저 이번 연구에 많은 도움을 주신 우리 연구실 선, 후배님들 및 동료들께 감사드리고 좋은 연구로 이끌어주신 지도교수 장성호 교수님께 가장 큰 영광을 돌립니다. 그리고 연구하는데 많은 응원과 지원을 아끼지 않으신 가족들, 친척들, 친구들 모두에게 감사드립니다. 많은 분들의 응원과 지원이 없었다면 결코 좋은 성과를 내지 못 했을 것입니다. 다시한번 감사드립니다.

연구실 생활이 이제 7년차에 접어들고 있는데 그동안 선배, 후배, 동료들과 많이 소통하고 이야기를 하면서 깨달은 것들을 몇 가지 나누고자 합니다. 사실 저도 부족한 점이 아주 많지만 많은 분들이 다양한 관점으로 한번씩 생각해보면 좋을 것 같습니다. 저보다 많은 경험을 하신 선배님들은 공감하실수 있고, 많은 부분에서 대학원 생활 후배님들께 좋은 방향성을 제시할 수 있는 글이 되었으면 좋겠습니다.

첫번째로, 최악의 상황에서도 최선을 다해보라는 것입니다. 본인 및 주변 상황이 긍정적으로 흘러가는 경우도 있으나 그 반대의 경우도 상당히많이 경험하게 됩니다. 주변의 상황이 최악의 상황에 접어들어도 그 상황을 타개할 수 있는 사람은 본인 뿐입니다. 운이 좋게 가족이나 동료들 혹은 다른 사람의 도움을 받을 수 있어도 그 때 뿐이며 똑같은 상황이 왔을 때 해결할 수 있는 능력이 없으면 쉽게 무너질 수 있습니다. 현재 각자가 처한 어떠한 상황에서도 최선을 다 하여 본인의 능력을 끌어올리지 않으면 지속적으로 현재와 같은 상황에 머무르게 될 것입니다. 어떠한 상황에서도 최선을 다 하여 본인의 능력을 끌어올려 본인의 인생 및 주변사람에 영향력 있는 사람이 되셨으면 좋겠습니다.

둘째로, 무에서 유를 창조하는 새로운 연구는 존재하지 않는다는 것입니다. 연구자들이 흔히 말하는 새로운 발견, 새로운 연구라는 것은 무에서 유를 창조하거나 발견한 것이 아니라고 생각합니다. 기존에 연구되어져 왔던 수많은 연구 결과들의 새롭고 획기적인 조합이라고 생각합니다. 가끔 연구를 하다보면 새로운 무언가 (새로운 실험 프로토콜, 새로운 실험 결과 등..) 를 연구해 보겠다고 전혀 근거 없이 상상의 나래를 펼치는 사람들이 있습니다. 새로운 연구 결과라는 것은 기존의 배경지식과 지금까지 연구되어온 연구결과들을 기반으로 새로운 가설을 세워 실험하고 결과를 도출해내는 것이라고 생각합니다. 그렇기 위해서는 기존의 배경지식들을 끊임없이 습득하고 기존에 연구되지 않았던 새로운 부분들에 대한 획기적인 가설을 세워 증명해 내는 것이 새로운 연구의 시작이라고 생각합니다.

셋째로, 새로운 시도와 도전을 주저하지 말라는 것입니다. 제가 감명깊게 봤던 문구 중에 “실패를 해보지 않은 사람은 도전을 해보지 않은 사람이다.” 라는 문구가 있습니다. 무언가 실패한다는 것이 저도 항상 걱정되고 두렵긴 하지만 다양한 경험과 실패 뒤의 적절한 피드백 및 그것들을 수정하고 고쳐나가는 과정을 통해 많은 부분 성장을 경험하였고, 실패, 좌절, 고통 등을 딛고 일어섰을 때 여러 방면으로 매우 큰 성과 및 성장이 기다리고 있던 경험들이 있습니다. 사실 힘들 것 같고 결과가 어떻게 나올지 몰라 걱정되서 주저하게 되는 많은 일들이 실제로 해봤을 때 이전에 했던 걱정보다 덜 힘든 경우가 대부분이었으며 매우 힘들긴 해도 가끔 새로운 시도를 잘 끝마쳤을 때는 많은 성취감이 있었습니다. 새로운 시도와 도전을 통해 많은 성장을 경험할 수 있을 것이라고 생각합니다.

마지막으로 저는 개인적 역량으로 마음가짐과 실행력 및 팀워크가 중요하다고 생각합니다. 연구실 생활 뿐만 아니라 학교, 직장 등 어떠한 일을 단체적으로 해야하는 곳에서 각자의 위치에서 각자가 해야할 일들을 책임감 있고 성실히 수행하다보면 본인의 능력을 인정받고 빛을 발할때가 분명히 올 것입니다. 육체적으로, 정신적으로 힘든 시기에 있는 분들이 많은 것이라고 생각합니다. 본인이 이루고자 하는 목표가 확실하다면 끝까지 포기하지 않고 목표에 도달하는 분들이 되시길 바랍니다. 모든 대학원생분들을 응원합니다.