한빛사 인터뷰
- 등록2021-10-06
- 조회1,838
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
대기 중의 초미세먼지(직경 2.5μm 이하)는 높은 농도의 중금속이 함유되어 1급 발암 물질로 여겨지고 있으며, 이러한 초미세먼지의 장시간 노출은 호흡기 질환을 유도한다고 알려져 있습니다. 최근 연구 동향에 따르면, 뇌까지 침투한 초미세먼지는 뇌기능 손상과 치매를 비롯한 뇌질환 발병에 유의적 영향을 미친다고 알려져 있습니다. 그러나 초미세먼지에 의한 뇌손상 그리고 질환발병의 메커니즘은 잘 알려지지 않았습니다. 따라서 연구팀은 미세유체요소 플랫폼 (microfluidics)에 인간 신경 줄기세포와 면역세포를 3차원 배양하여, 초미세먼지에 노출된 손상 모델을 구현, 이를 이용하여 초미세먼지에 의해 파괴된 면역체계가 뇌기능에 미치는 영향에 대한 연구를 진행하였습니다.
본 연구를 통해, 초미세먼지가 혈액을 통해 뇌로 가는 뇌혈관 장벽 (Blood-brain barrier)을 허물면서 뇌조직으로의 침투성이 증가하는 것을 확인하였습니다. 침투한 초미세먼지는 성상세포 (astrocytes)를 과활성화 시켜 화학유인물질 사이토카인으로 알려진 CCL1과 CCL2를 분비하여 뇌면역의 항상성 조절에 핵심적인 역할을 하는 미세교아세포 (microglia)를 불러들입니다. 또한 성상세포는 대표적인 염증 매게 물질인 인터루킨-1베타 (IL-1beta)와 인터페론 감마 (IFNgamma)를 통하여 미세교아세포의 기능을 교란시켜 신경세포 시냅스를 감소시키고 치매유도물질로 알려진 타우(tau) 단백질의 축적을 유도함을 확인하였습니다. 또한, 초미세먼지에 의해 과활성화된 면역세포들에 의해 뇌세포독성이 유의미하게 증가함을 확인하였습니다.
본 연구를 통해 구현한 초미세먼지의 뇌혈관 침투와 침투한 초미세먼지에 의해 유도되는 뇌신경염증반응에 의한 신경 세포 손상 모델은 차후 초미세먼지에 의한 주요 뇌질환 그리고 뇌혈관질환 발병 메커니즘 규명에 사용될 예정입니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.
본 연구는 성균관대학교의 Brain-on-a Chip Lab (PI: 조한상 교수님)을 주축으로 노스케롤리나 대학교 (Dr. Charles Lee) 그리고 싱가폴 대학교 (Dr. Hsih-Yin Tan)의 긴밀한 협업으로 진행하였습니다. 저희 Brain Chip Lab은 성균관대학교 양자생명물리과학원 (IQB)소속에 있으며, 인간뇌를 미세유체요소 플랫폼안에서 구현하여 뇌와 관련된 다양한 질병들을 연구하고 수행하고 있습니다.
3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
저를 포함 모든 연구자분들께서 지난 한해 많이 힘드셨을 것이라 생각이 됩니다. 학교는 몇차례 셧다운이 되었기에 그때마다 발을 동동 구르며 만들어둔 모델들이 잘 살아 있기를 기도하며 지냈던것 같습니다. 사회적 거리두기 때문에 홀로 연구실에 나와야 했고, 그로 인하여 그 당시 외롭고 조바심도 났었던것 같습니다. 평소라면 논문 나온 후에는 자만해지지 않도록 마음을 잡는 편이지만, 이번에는 스스로를 칭찬해주고 싶은 마음이 컸습니다. 함께 연구가 뒤쳐지지 않도록 리딩해주신 조한상 교수님과 만날 수는 없었지만 비대면으로 응원해준 동료들에게도 항상 존경과 감사의 인사를 보냅니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
지난 한해 대부분의 대학교와 연구기관들이 비대면을 유지하며 이전보다는 진입장벽이 다소 높아졌다고 들었습니다. 하지만 지금은 많이 풀려가는 분위기 이니, 용기 있게 도전하시고 꼭 건승하시길 먼 곳에서 응원하겠습니다.
5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
미세교아세포가 관여하는 다양한 뇌질환에 대하여 연구하고 있습니다. 특히 미세교아세포에 의한 알츠하이머 발병 메커니즘 규명을 메인으로 진행하고 있습니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....
많은 조언을 해주시며 이끌어주신 성균관대 조한상 교수님께 깊은 감사의 인사를 올립니다. 이 프로젝트의 진행에 있어 물심양면으로 도와주신 UNCC의 Dr. Charles Lee와 싱가폴대학의 Dr. Hsih-Yin Tan에게도 감사의 인사 올립니다. 제가 연구자의 길을 걷게 발판을 마련해주신 아주대 최경숙 교수님께도 감사의 인사를 올립니다.
먼 외국에서도 응원해주신 가족들과 함께 옆을 지켜주며 꿈 얘기를 해준 배우자 송준 교수님께도 존경과 감사의 인사를 전하고 싶습니다.
#Particulate Matter
#Neuroinflammation
#Mini-brain
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