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

우리 몸무게는 식사량에 의해 크게 결정이 되며, 식욕은 주로 뇌 안쪽에 위치하고 있는 작은 부위인 시상하부 (Hypothalamus) 세포들이 포만감을 조절하는 호르몬인 랩틴 (Leptin) 에 반응하여 조절됩니다. 이러한 조절 과정이 망가짐으로 인해 유발되는 과도한 식욕에 의해 식사량이 증가하게 되면 몸무게 증가에 따른 비만이 일어나게 됩니다. 시상하부 신경세포들은 주로 배아 (Embryo) 발달 단계에서 생성되지만, 태어난 이후 (Postnatal)에도 제한된 수준으로 계속 생성되며 식욕 및 에너지 대사에 긴밀하게 관여합니다. 하지만, 생후 신경세포 생성을 담당하는 신경 줄기세포 (Neural Stem Cells)의 존재 여부 및 그 과정을 담당하는 조절자에 대해서는 아직까지 잘 알려져 있지 않았습니다.

따라서 저는 이번 연구에서 생쥐 유전학, 형광 표지를 활용한 세포 계통 추적 (Lineage tracing), 단일세포 전사체 탐색법 (Single-cell sequencing) 및 생물정보학 분석 등을 활용하여 i) 시상하부 신경세포 생성에 기여하는 새로운 유형의 신경줄기세포 (Radial-glia like Neural Stem Cells; RG-like NSCs)를 발견하였고, ii) 비만유전자 Irx3와 Irx5가 이 줄기세포에서 발현됨을 확인 하였으며, iii) Irx3와 Irx5의 발현양에 의해 시상하부 랩틴 반응 및 식사량이 조절되며 iv) RG-like NSCs에서의 Irx3와 Irx5의 발현양이 생후 시상하부 신경세포 생성을 조절한다는 것을 규명하였습니다.

IRX3와 IRX5는 저희 연구팀에서 2014년에 Nature 및 The New England Journal of Medicine지에 발표한 인간 비만유전자로, 인간 비만 유발에 가장 강력한 영향을 미치는 유전 인자 중 하나로 알려져 있는 FTO 돌연변이의 실제 Effector입니다. 하지만 IRX3와 IRX5가 어떻게 비만을 조절하는지, 특히 식욕 조절 기전에 대해서는 확실하게 밝혀진 바가 없었습니다. 따라서 이번 연구결과는 임상적인 측면에서도 큰 의미가 있다고 볼 수 있습니다.

모든 연구 논문들이 어려움이 있었지만, 이번 연구 논문은 실험 단계에서도 5년이 넘는 시간이 걸렸고, 리비전 단계에서도 논문을 2개로 나누라는 리뷰어의 의견에 의해 내용을 보충하고 재투고 끝에 어렵게 출판될 수 있었습니다. 당시에는 빨리 논문을 내고 싶은 마음에 다른 저널에 제출할까도 고민했지만, 지도교수 Dr. Chi-chung Hui의 의견을 따라 논문을 2개로 나눈 결과 전체적인 흐름과 메시지가 더 확실해 졌고, 좋은 결과를 얻을 수 있었습니다.

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

연구기관 : The Hospital for Sick Children, University of Toronto
지도교수 : Chi-chung Hui
제가 연구를 수행하고 있는 캐나다 토론토는 인슐린을 처음 발견하여 노벨 생리의학상을 수상한 곳으로, 비만 및 당뇨 관련 분야에 대한 안정적이고 많은 지원을 통해 세계적 수준의 연구를 선도하고 있습니다. 특히 토론토 다운타운 한복판에 지정된 Discovery district에 5개의 대형 병원들과 University of Toronto 및 여러 민간 연구소들이 밀집되어 기초부터 임상단계까지 서로 긴밀한 관계로 연구를 진행 하고 있습니다. 이렇게 집중된 연구 환경 덕분에 대부분의 공동연구와 실험이 도보권 안에서 가능하며, 이러한 연구 환경이 토론토를 Biomedical Research의 세계적인 한 축으로 자리잡게 하는데 큰 역할을 하고 있습니다.

저는 그 중에서 The Hospital for Sick Children (Sickkids, 토론토 아동병원)에서 연구하고 있습니다. University of Toronto와 연계된 병원으로, 독자적인 연구기관으로 캐나다 최대 규모의 의학 연구소인 SickKids Research Institute를 가지고 있으며, 소아 질병 및 유전 질환 연구 분야에서 병원과의 임상 연계를 통해 기초 학문과 의학의 협력적 연구를 가능하게 하는 융합 연구 센터입니다. 이러한 복합적인 장점들로 인해, 제가 이번에 발표한 소아 단계 시상하부 신경 세포 생성 및 비만 조절에 관여하는 유전자 연구를 다양한 측면으로 진행할 수 있었다고 볼 수 있습니다.

3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

이전부터 질병에 대한 연구를 진행해 왔었지만, 특히 이번에 아동병원에서 소아 관련 질병을 연구하면서 많은 보람과 동시에 책임감을 느끼게 되었습니다. 지금 후속 연구로 진행하고 있는 프로젝트는 소아 비만을 직접적으로 일으키는 유전자에 대한 연구입니다. 제 연구가 실제로 아픈 아이들과 관련이 있고, 이 연구 결과가 아이들이 세상을 좀 더 밝고 건강하게 살아갈 수 있도록 기여 할 수 있다는 생각에, 연구를 진행하면서 어려움이 있더라도 연구자로서 큰 힘을 얻게 되는 것 같습니다.

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

저도 아직 많이 부족하지만, 열린 마음으로 의사소통 하는 것이 연구를 진행함에 있어서 중요한 부분이라고 생각합니다. 현재의 연구과제들은 점점 규모가 커져가고 있고, 여러 분야가 융복합되어 있기 때문에, 굉장히 많은 다른 연구그룹들과 공동으로 진행하는 경우가 많습니다. 이번 저희 논문도 약 4개 정도의 연구팀이 참여한 프로젝트로 서로간의 원활한 소통이 연구를 진행하는데 중요한 요소 중 하나였습니다. 국제 협업에서 의사소통에 중요한 영어의 중요성은 제가 더 언급할 필요가 없을 뿐더러, 혼자 고민하지 말고 적극적으로 본인 연구를 노출시키고 공동연구를 계획하며, 다른 연구자들과 활발하게 교류하는 것이 중요하다고 생각합니다.

5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

현재 소아 비만과 식욕 조절에 관련된 후속 연구 논문이 제출되어 심사 중에 있으며, 좋은 소식으로 다시 한번 BRIC을 통해 인사드릴 수 있었으면 좋겠습니다. 그리고 제가 하고 싶은 연구를 진행할 수 있도록 다음 포지션을 준비중에 있습니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들....

우선 먼 땅에 나와있는 아들/형을 응원하는 아버지, 어머니, 동생에게, 그리고 한결같이 뜨겁게 기도해주시는 장인어른, 장모님, 처가 식구들께도 감사드립니다. 저를 하나의 연구자로 다듬어 주고 계시는 지도교수 Chi-chung Hui 교수님, 저의 인턴 학생으로 들어와서 박사과정으로 함께 연구를 마무리한 Zhengchao Dou 에게도 깊은 감사의 말을 전하고 싶습니다. 아무것도 모르던 박사과정 학생을 캐나다 토론토로 이끌어 연구의 참 맛을 알려주신 Sickkids의 성훈기 박사님, 연구 뿐만 아니라 인생에 있어서도 언제나 조언을 구할 수 있는 Ottawa대학 김경한 박사님께도 늘 감사드리고, 토론토에서 함께 연구에 매진하고 있는 KCST 한인 과학자협회 동료들도 늘 고맙습니다. 그리고 저에게 연구의 기본을 지도해주시고 연구자의 길로 이끌어주신 서울대학교 이형주 교수님께 감사드리며, 멀리 있는 저를 잊지않고 안부 물어주는 기능성실 선배 및 동료들에게 이렇게나마 고마움을 전합니다.

끝으로 이 연구에 많은 도움을 주었을 뿐만 아니라, 힘들 때나 기쁠 때나 옆에서 같이 울고 응원해주는 사랑하는 아내 김윤혜에게 고마움을 전하며, 지혜를 주시고 제 삶을 이끌어주시는 주님께 감사드립니다.