한빛사 인터뷰
- 등록2021-09-27
- 조회2,799
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
허혈성 심혈관 질환은 전 세계적으로 주요 사망 원인 중 하나입니다. 심장 이식은 말기 심부전 (end-stage heart failure) 환자에게 가장 효과적인 치료법으로 남아 있지만, 장기 이식을 위한 기증자 부족은 점차 확대되고 있으며, 심장 이식 환자는 만성 면역 거부 반응, 세포 괴사 및 세포 사멸, 심정지, 이식 심장 비대의 위험이 있습니다.
세포 치료는 심장 기능 개선을 달성할 수 있는 유망한 방법입니다. 세포는 일반적으로 관상동맥 또는 심근내 주사(injection)에 의해 전달되지만, 이들 세포의 대부분은 심장 박동 및 혈류에 의해 생착(engraftment)되지 않아 세포 사멸을 초래합니다. 치료 효능을 향상시키기 위해 다양한 접근법이 개발되었으며, 특히, 기능화 된 인공 조직 시스템을 통한 세포 전달은 원하는 부위에서 더 높은 세포 생착(engraftment) 및 생존율을 유도합니다.
3D 바이오 프린팅 기술은 4차 산업혁명을 이끌 기술 중 하나이며, 천연 고분자, 생체적합성 고분자 및 세포 등을 프린팅 잉크 (바이오 잉크)로 이용하여 생체 조직을 모방한 인공 조직을 제작합니다. 제작된 인공 조직은 손상된 숙주 조직 부위에 이식하여 세포 치료로서 적용되며, 주변분비(paracrine)와 손상된 숙주 조직과의 직접적인 상호작용을 통해 재생 효과를 제공합니다.
본 연구에서는 인간 심근세포, 인간 심장 섬유아세포 및 젤라틴-메타크릴로일(GelMA) – 콜라겐 하이드로겔을 바이오 잉크로 사용하여 다공성 구조를 가진 이식 가능한 3D 심장 조직 (cardiac mesh; cMesh)을 제시했습니다. 다공성 cMesh는 기존에 제시된 세포 패치에 대비해 세포 생존과 관련된 mTOR, AKT 및 ERK의 phosphorylation을 증가시켜 구조적 이점을 입증했으며, 이는 산소 및 영양공급에 용이한 구조를 갖기 때문이라 생각됩니다. 또한, 급성심근경색(AMI) 쥐 모델에 이식된 cMesh는 장기간 이식생존율(graft survival rate)을 유지하였으며, 이는 장기간 주변분비능 (paracrine ability)을 유지함을 의미합니다. Angiopoietin-1/Tie-2 pathway를 통하여 혈관 형성 및 안정화를 유도하였으며, 이를 통해 섬유증 감소, 좌심실 두께 증가 및 심장 기능을 개선함을 확인할 수 있었습니다.
더불어, 본 연구를 통해 더 나아가 임상적으로 적용 가능한 세포 패치 플랫폼을 제시하고 심혈관질환에 대한 병리학적 이해를 높일 수 있는 다양한 연구 (drug screening & delivery, biomarker, exosome, toxicity test 등)들이 진행되면 좋겠습니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.
본 연구 논문은 석.박 통합과정 동안 제가 소속된 고려대학교 의과대학 순환기내과 연구실에서 임도선 교수님 지도하에 작성되었습니다. 저희 연구실은 배아 줄기 세포를 통한 심근 세포로의 분화 및 성숙 조절 기술 개발에서 나노 테크놀로지, 화학적 유도와 더불어 최근에는 오가노이드를 이용한 차별화된 연구를 진행 중에 있습니다. 또한, 공동 연구로서 CRISPR cas9 기술을 통한 심혈관 질병 모델링 및 심장 섬유아세포에서 심근세포로 전환시키는 기술인 direct reprogramming 연구도 진행하고 있습니다. 조직 공학으로서는 제가 맡은 3D 바이오 프린터를 이용한 조직공학 연구를 진행하는 등 다양한 분야와 협동하여 융합 연구를 진행하고 있으며, 기존 연구 기술에 국한되지 않고 미래 유망 기술들을 활용 및 융합하여 연구 동향을 이끌어가는 연구들을 진행 중에 있습니다.
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
석.박 통합과정 동안 첫 연구로서 바이오 프린팅을 진행하였지만, 연구실에서는 처음 접하는 기술이기에 연구 조건들을 세팅하는데 있어 많은 어려움들이 있었습니다. 항상 오늘 출근해서 내일 퇴근하는 연구실 생활을 하며, 그 날 연구 결과에 따라 희비가 교차했던 것 같습니다. 매일 연구에 대한 간절함과 끈기로 결과들을 하나 둘 쌓아 올려 본 논문을 작성할 수 있게 되었는데, 학위 과정동안 첫 논문으로서 좋은 저널에 게재되고, 이렇게 한빛사에 소개될 기회까지 얻게 되어 자부심과 더불어 노력한 보람까지 얻는 것 같습니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
최신 연구 동향을 살피는 노력이 없으면 뒤쳐질 수밖에 없으며, 기존 연구 기술을 고집하기 보다는 새로운 연구 기술을 배우고, 이용하고, 적응하면 좋을 것 같습니다. 연구를 처음 시작할 때는 예상 결과들을 미리 만들어 연구 방향성을 잡아 주어야 합니다. 항상 생각한대로 결과가 나오지 않으며, 그런 반대의 결과들을 부정하지만 말고 그대로 해석하고 받아들이는 것도 중요하다고 생각됩니다. 연구 결과에 너무 좌절하지 말고 실험이 잘 안될 때는 잠시 쉬어 가며, 항상 긍정적으로 해결해 나가시길 바랍니다.
5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
현재 본 논문을 마치고 3D bio-printing 기술을 이용한 다른 연구를 진행 중에 있습니다. 해당 연구를 통해 박사 졸업을 계획 중에 있으며, 실질적으로 임상에 적용가능한 플랫폼을 확립할 수 있도록 연구할 계획입니다. 연구를 잘 마무리하여 한빛사에 한 번 더 소개될 수 있길 바라며, 훗날, 기회가 된다면 미국에서 연구를 할 수 있는 기회가 있으면 좋겠습니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들....
저는 운이 좋게도 좋은 멘토분들이 주변에 많이 계셔서 여기까지 올 수 있었던 것 같습니다. 먼저, 본 연구를 진행할 수 있는 좋은 기회를 주시고, 잘 마무리할 수 있도록 지도해주신 저의 지도교수님이신 임도선 교수님께 감사드립니다. 처음 연구실에 들어와 연구자로서 성숙하기 위한 과정들을 이끌어 주시며 트레이닝해주신 주형준 교수님, 최승철 박사님께 감사드립니다. 좋은 결과들을 낼 수 있도록 지원해주시고, 결과들을 잘 다듬을 수 있도록 코멘트해 주신 김종호 박사님, 박치연 박사님, 차정준 교수님, 안태훈 교수님, 김미나 교수님, 그리고 해부학 교실의 나지은 선생님, 류임주 교수님께 감사의 말씀 전하고 싶습니다.
저의 연구에 있어 실험 기기가 필요한 상황이면 서슴지 않고 빌려주신 혈액 종양내과 연구실 선생님들께도 감사의 말씀 전하고 싶습니다.
그리고 연구실 생활을 함께하며 위로해주고, 격려해주고, 많은 도움을 준 CA 주니어들 지민, 명화, 성민이까지 모두 고맙습니다. 지금까지도 멀리서 응원해주시고 축하해주신 룡휘 형, 려화 누나, 하림 누나 너무 고맙습니다.
마지막으로, 여기까지 올 수 있도록 항상 저를 믿어 주시고 가장 기뻐해 주신 부모님과 누나에게 감사의 말을 전하고 싶습니다. 감사합니다.
#3D Bio-printing
#cMesh
#Graft survival
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