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

뼈는 우리 몸을 구성하고 있는 필수적이고 역동적으로 살아 움직이는 장기체계로서 다른 조직과 마찬가지로 고도로 혈관화 (vascularized) 되어있고, 동시에 감각신경 (sensory innervation) 과 자율신경 (autonomic innervation) 자극의 전달을 받는 조직입니다. 최근 들어서 많은 연구들이 골신경에서 기인한 인자들이 신경 전달 물질을 활성화시키고, 더 나아가서 골 재형성 (bone remodeling) 과 골대사를 조절 한다고 보고되고 있습니다. 특히 골격의 신경친화성 수용체 (neurotropic receptor) 대부분이 Tropomyosin receptor kinase A (TrkA) 로 알려져 있는데, 이는 신경성장인자 Nerve growth factor (NGF)에 대한 high-affinity 수용체로서, NGF-TrkA 신경신호기전이 골 발달, 골절 및 골 결함치료에 기반이 되는 감각신경섬유의 기본 메커니즘으로 보고 되었습니다. 이러한 연구결과를 바탕으로 NGF-TrkA 신호기전이 골 관련 질환의 발달에도 영향을 줄 수 있을 것으로 판단하고 본연구를 진행했습니다.

감각신경이 관장하는 통증은 연조직 외상 (soft tissue trauma) 의 중요한 특징으로, 특정 환경안에서 tissue-specific stem cells의 비정상적인 골연골 분화 (osteochondral differentiation) 를 초래합니다. 이러한 현상은 결과적으로 근육이나 힘줄 등 골격 외에서 병적으로 형성되는 뼈조직인 이소성골화 (heterotopic ossification: HO) 를 발달시키며, 상당한 만성통증 및 행동장애를 유발합니다. 따라서 본 연구에서는 비정상적인 Cell fate 결정에 있어서 감각신경의 역할을 다양한 mice 모델을 활용해서 연구했습니다. 아킬레스건 외상은 환부의 혈관주변부 세포 (perivascular cell types)에서 기인된 NGF expression을 증가시키고, 이는 환부로의 axonal invasion을 증가시키며, 결과적으로 아킬레스건의 비정상적인 골화를 발달시킵니다. 신경전달신호를 방해하는 세가지 모델을 활용해서 확인해본 결과, 좌골신경절개 (sciatic nerve denervation), Ng ngff deletion, TrkA inhibition은 아킬레스건 환부의 axonal invasion과 osteochondral differentiation을 감소시키고, 결과적으로 HO 발달을 저해했습니다. 임상병리학적 분석과 임상 데이터베이스 분석에서도 마찬가지로 NGF-TrkA신호기전이 이소성골화에 영향을 주는 것으로 확인했습니다.

따라서, 이번 연구를 통해 NGF에 반응하고 TrkA를 표현하는 감각신경이 외상으로 기인한 이소성 골화를 조절하고, 이는 NGF-TrkA 신호기전 억제가 연조직 외상 후 이소성골화 발달의 음성조절제와 진통제로서 이중적 치료제로 사용할 수 있음을 시사합니다.

2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.

본 연구는 미국 존스 홉킨스 의과대학 (Johns Hopkins School of Medicine), Pathology Department 소속인 Dr. Aaron W. James, MD, Ph.D. 연구실에서 진행했습니다. James lab은 줄기세포와 골 병리생리학적인 (skeletal pathophysiology) 연구를 중점으로 하고 있으며, 효율적인 골절 치료 및 골 재생을 목표로 하고 다양한 방법을 활용하여 연구를 진행하고 있습니다. 앞서 소개했던 혈관주변부 세포 (Perivascular progenitor cells) 를 활용해서 골조상 세포 (osteoprogenitor cells) 로서의 역할을 가능하게 하고 뼈조직재생과 조직공학적 역할을 연구하고 있습니다. 또한, 이번 소개 연구와 같이 신경이 뼈 형성과 회복에 미치는 영향에 대한 연구도 다양한 공동연구 그룹들과 함께 진행하고 있습니다. 대표적인 공동연구 그룹으로는 골대사분야의 권위자 중 한명인 Dr. Tom Clemens, Ph.D. 존스 홉킨스 정형외과 교수 실험실과 연조직 외상치료와 일반재생의학에서 유명세를 타고 있는 UT Southwestern 성형외과의 Dr. Benjamin Levi, MD. 연구실이 있습니다. James lab 단독으로 또는 공동연구 lab들과의 협업으로 보다 다양하고 실현가능한 연구 프로젝트들이 많이 있고, 또한 현재 보유하고 있는 연구비가 상당한 것으로 알고 있으니, 국내에서 해외 유명대학으로의 박사후 연구원을 고려하신다면 좋은 선택지가 될 수 있을 것으로 생각합니다. https://labs.pathology.jhu.edu/james/

3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

저는 아직 햇병아리 연구자로서 많은 부족함을 느끼며 배우는 자세로 연구활동에 임하고 있습니다. 어려서 막연하게 “원하는 꿈을 이루려면 최소의 자격이 대학교수다!” 라는 생각 때문에 대학원을 생각했고 연구의 길로 들어섰지만, 언제부터 인가 많은 현상들에 “왜?”라는 의문을 가지고 생각하고, 공부하고, 찾으려 하고 그것에 재미를 느끼는 모습에 제 스스로도 깜짝깜짝 놀랄 때가 많습니다. 하지만 많은 현상 들로부터 호기심을 느끼고 새로운 것을 찾아 나가는 과정이 재미있고 즐겁기에 계속해서 연구를 진행하고 있는 것 같고, 이렇게 계속해서 재밌는 일을 하며 살아갈 수 있는 것에 감사하고 있습니다. 아직도 배울 것이 많고 계속해서 달려나가야 하겠지만, 새로운 현상에 관심을 갖고 그 현상의 이유를 밝히는 활동을 재밌게 즐거운 마음으로 임하려 합니다.

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

한참 부족한 저 자신을 알기에 감히 제가 후배님들과 유학준비생들에게 도움이 될지 모르겠습니다. 그냥 미국유학을 먼저 나온 한 사람으로 말씀드리면 어느 분야이든 꾸준히 긍정적으로 자신을 믿고 공부와 연구를 진행하시면 원하는 것을 이루시지 않을까 생각합니다. 유학을 나온 초기에 스스로를 믿지 못하고, 의심하고, 자책하며 힘들어하시는 분들을 많이 봐왔습니다. 갑자기 다른 문화와 환경에서 다른 언어로 깊이 있는 학문을 공부하고 연구하는데 어느 누가 힘들지 않겠습니까. 그렇기에 실수하고, 틀리고, 오래 걸리고, 몇 번씩 되풀이하는 것은 당연한 거라 생각합니다. 조급해하지 말고 마음의 여유를 조금 더 갖고 장기적인 관점으로 유학에 임하시면 조금 더 효과적인 유학생활이 되지 않을까 생각합니다.

추가적으로, 특별히 이 분야로 공부하시려는 분들에게 드리고 싶은 말은, 덜 알려진 (덜 유명한) 학문 분야는 사양학문이 아닌, 앞으로 벌어먹을 것이 많고, 연구할 내용이 무궁무진하게 많아질 수 있는 “성장학문분야” 라고 생각합니다. 남들이 많이 하지 않는 분야라고 기피하지 마시고, 흘겨보시기 바랍니다.

5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

어려서 운동선수를 했고, 체육전공으로 대학을 진학했으며, 현재도 계속해서 운동 트레이닝과 신체활동의 생리학적 변화와 효과를 과학적으로 설명하는데 큰 관심을 가지고 있습니다. 미국으로 대학원 유학을 나온 후 많은 훌륭한 분들에게 지도를 받고, 운동생리학에서 응용생리학, 그리고 의학 분야까지 거꾸로 거슬러 올라가며 저 자신에게 큰 발전이 있었던 것이 사실이지만, 내가 원하는 것보다는 지도교수님들이 원하는 방향으로 진행한 연구들이 더 많았던 것 같습니다. 그래서 항상 “내가 하고싶은 연구를 하고싶다!”는 갈증이 있었습니다. 이러한 갈증으로 인해 포닥 초기부터 교수임용의 문을 두드렸고 최근 미국 Midwestern University, Department of Physiology에 조교수로 임용되어 제 연구실을 갖게 되었습니다. 앞으로 전 지도교수들과의 협업, 학과 내 교수들과의 협업, 그리고 개인 연구를 통해 오랫동안 묵은 갈증을 해소하기 위해 노력하려 합니다. 갈증 해소에서 멈추지 않고, 새로운 현상과 이유를 밝힘으로써 보다 건강하고 튼튼한 뼈를 오랫동안 유지하도록 하고 싶습니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....

먼저 오랜 기간동안 제 옆에서 때로는 친구처럼, 때로는 애인처럼, 때로는 아내로서 저를 응원해준 아내 김혜영님께 진심으로 사랑하고, 감사하다고 전하고 싶습니다. 시간이 많을 땐 돈이 없고, 돈이 조금 있으니 시간이 없던 지난 날들을 추억하며 앞으로도 행복하게 잘 지내고 싶습니다. 아이들에게 특별히 감사한 것은 없지만 훗날 글을 읽고 자신들의 이름이 없다고 서운해 할지 몰라 이름은 적어주려 합니다 (조금은 고맙다, 이재훈, 이연아). 또한, 오랜 시간동안 항상 묵묵히 응원해주시고 조언해주시고 여러가지로 도움을 주신 아버지, 어머니, 장인어른, 장모님께 깊은 감사를 드립니다. 몇 배로 얹어서 갚아 드리기를 약속합니다.

한국말도 모르고 관심도 없을 것이라 확신하지만 이 논문을 준비하고 진행하고 게재하기 까지 물심양면으로 저를 채찍질해주신 포닥 지도교수님 Aaron James에게 감사를 전합니다. 또한, 지금의 제가 있기까지 연구적으로 가장 큰 영감과 영향을 주신 University of Texas at Arlington에 박사 지도교수님 Dr. Rhonda Prisby, Ph.D.에게도 깊은 감사의 말씀을 전하며, 번역해서 꼭 전달 드리겠습니다. 또한, 처음 미국에서 석사 생활을 할 때, 아무것도 모르는 저를 좋은 방향으로 이끌어 주신 University of Kentucky의 Dr. JW Yates, Ph.D. 교수님께도 감사를 전합니다. 이 외에도 많은 분들이 제 마음속에 계시지만 모두 작성하지 못한 점 양해해주시길 바랍니다. 혹시 나도..? 라고 생각하시는 분들 모두 다 감사하게 생각하고 있습니다! 감사합니다.