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

세포외 소포체(Extracellular Vesicles)는 cell-to-cell communication에서 모세포의 key factor들을 다른 세포로 전달하는데 있어서 상당히 중요한 역할을 합니다. 특히나 줄기세포 유래의 세포외 소포체는 줄기세포의 Immunomodulatory properties, regenerative capacity 등 therapeutics에 관련되어 있는 molecule들의 paracrine effect를 담당하고 있습니다. 이에 따라 국내외 연구진들은 줄기세포 유래의 nano-sized EVs (small EVs, Exosomes)를 치료제로써 사용하고자 수많은 연구 및 임상을 진행하고 있습니다.

특히 이번 논문에서 적응증으로 잡은 난치성 질환인 Interstitial cystitis는 방광 상피세포의 탈락으로 인해 근본적 병인의 치료를 위해 urothelium regeneration이 필수이나, 현재 치료에 사용되는 약물은 일시적인 통증을 해결하는 수준에 머물러 있고, 줄기세포를 이용한 치료에도 장기의 특성 상 줄기세포의 생착이 어렵다는 한계가 있습니다.

우리 연구팀에서는 이러한 한계를 극복할 수 있는 방법으로 방광 상피세포 재건 및 염증조절에 탁월한 줄기세포의 key factor들을 세포 생착의 문제와 관계없이, 효율적으로 전달하기 위해 고효율/고기능의 중간엽 줄기세포 유래 세포외 소포체를 제작 및 이용했고, IC/BPS in vivo disease model에서 방광 기능이 정상적 수준까지 회복되는 것을 확인할 수 있었습니다.

[그림 1] Graphical Abstract of the paper

2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.

우리 실험실은 건국대학교 줄기세포재생공학과 소속의 Molecular & Cellular Reprogramming Center (MCRC)라는 실험실입니다. 실험실 이름 답게 줄기세포를 이용한 다양한 연구를 진행하고 있고, 특히 줄기세포의 paracrine effect 중 세포외소포체를 통한 cell-to-cell communication 기전 규명 및 이를 노화와 관련된 다양한 질병에 cell-free therapeutics로 사용하기 위한 실험을 중점적으로 진행하고 있습니다. 또한 줄기세포를 이용한 역노화 기전 분석이나 다양한 lineage로의 분화, 암 진단을 위한 biomarker 발굴 등 여러 분야에 대해서 건국대학교 병원의 임상의 분들 및 다양한 기관, 타 연구실과 공동 연구로 진행하고 있기 때문에 폭 넓은 연구 경험을 쌓을 수 있다는 장점이 있습니다.

또한, 실험실의 다양한 연구 결과와 특허를 바탕으로 스템엑소원㈜ 벤처를 설립하여, 연구의 영역에서 한 발 더 나아가 노화와 관련된 다양한 적응증에 대해 우리가 개발한 세포외 소포체를 치료제로 사용하기 위해서 임상까지 도전하고 있습니다.

3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

우리 실험실에서는 제가 개발에 참여한 다양한 고효율/고기능성 세포외 소포체를 김아람 교수님을 포함한 여러 임상의분들 및 유수 기업들과의 협업을 통해 난치성 질환의 in vitro, in vivo model에서 효과를 입증하고 있습니다. 또한 이를 기반으로 교수님께서 스템엑소원㈜ 이라는 벤처를 설립하셨고, 현재 임상 진입을 준비 중에 있다는 점에서 매우 자부심을 느낍니다.

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

Nano-technology와 Nano-medicine 분야는 급속한 상업화와 함께 큰 관심을 받고 있는 분야로, 아직 밝혀 나가야 할 부분이 상당히 많은 분야라고 생각합니다. 특히 그 중에서도 줄기세포 유래 small EVs의 종류인 Exosome이 Cell-free therapeutics로 사용될 많은 가능성들이 제시되고 있기 때문에, 이 주제에 흥미를 느끼신다면 충분히 도전해 볼만한 매력이 있다고 생각합니다.

물론 분야의 선택도 상당히 중요한 요소 중 하나이겠지만, 요즘 제가 스스로 느끼기에는 분야 선택 보다도 앞서, 학위과정의 목적과 목표를 먼저 잘 생각하고 연구에 임하는 게 더욱 중요하다고 생각합니다.

저는 대학원에 진학한 후 지금까지 단 한번도 이 결정에 대해 후회한 적이 없습니다. 그 정도로 생명공학 분야에 흥미를 가지고 있고, 연구가 제 적성에도 잘 맞는 것 같습니다. 또한 아직 세상에 밝혀지지 않은 지식을 증명해 나가는 과정이 꽤나 재밌습니다.

하지만 이렇게 재미를 갖고 열심히 임하고 있음에도, 인생에서 가장 힘들고 지치는 시기가 대학원 시절이었다는 선배 연구자분들의 말에는 동의합니다.

이러한 점들을 잘 생각해서 후배님들께서도 대학원에 진학하고자 하는 이유를 스스로 명확히 찾고, 본인에게 가장 잘 맞을 분야와 실험실을 골라서 재미있게 연구하셨으면 좋겠습니다.

5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

논문에서도 증명되었던 내용으로, 우리 실험실에서 개발한 T-a3D-EV의 경우, 일반적인 줄기세포의 EV보다 세포로의 internalization이 1hr 기준 6배 정도의 높은 효율을 보입니다. 현재 이 뛰어난 uptake 능력에 대해 기전 예측 및 간단한 증명은 완료된 상태이나, depth analysis를 통해 실질적으로 작용하는 mechanism과 cargo 속 유효물질에 대해 더욱 자세히 연구하여 노화와 관련된 난치성 질병들을 세포외 소포체를 이용하여 치료하고 싶습니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....

우선 저의 학부생 시절부터 관심 갖고 지켜봐주시고, 연구자로 성장하여 좋은 결과 낼 수 있을 때까지 믿어주신 제 지도교수이시자, 교신저자이신 조쌍구 교수님께 진심으로 감사드립니다. 앞으로도 후배 연구자로서 교수님과 좋은 연구 함께 이어 나갈 수 있도록 열심히 노력하고, 끈질기게 배우겠습니다.

그리고 건국대학교 병원 비뇨의학과의 일선에서 누구보다 바쁘게 환자 진료하시면서도, 제게 항상 따뜻하고 편안하게 대해주시고, 임상의시면서도 동시에 연구에 대한 뛰어난 열정을 바탕으로 쉽게 터득하기 어려운 전문적인 지식의 전달에 앞장서주신 김아람 교수님께도 진심으로 감사드립니다.

또한 Ahmed Abdal Dayem 연구교수님께도 항상 저를 배려해주시면서도 선배 연구자로서 다양한 조언 해주심에 진심으로 감사드립니다. 함께 연구하는 동안 연구자가 갖추어야 할 태도에 대해 정말 많은 것들을 깨닫고, 배울 수 있었습니다.

힘들 때 옆에서 같이 버텨주고, 웃음짓게 해주었던 MCRC 랩 멤버들과 우리 팀원분들에게도 감사하다는 말씀드리고, 구성원 분들 각자와의 추억 잘 기억하며 앞으로의 연구자 생활도 활기차고 보람차게 지낼 수 있도록 하겠습니다.

마지막으로, 내가 다시 태어나도 꼭 함께하고픈 우리 가족에게 정말 감사하고, 진심으로 사랑합니다. 연구에 매진할 수 있도록 전폭적인 지지 아끼지 않으시고, 항상 믿어주신 우리 부모님, 친구 같으면서도 내 삶의 롤모델이 되어 주신 우리 아부지와 바라는 것 없는 무한한 사랑이 무엇인지 매번 느끼게 해주시는 우리 어무니, 그리고 내가 많이 의지하는 하나 밖에 없는 우리 누이! 모두 너무 사랑하고 고마워요. 아들이 집에 잘 못 내려가도 서운한 소리 참으시느라 고생 많으시고, 받은 사랑에 조금이나마 보답할 수 있도록 열심히 살아보겠습니다. 앞으로도 잘 지내요 우리♡

이외에도 함께했던 모든 분들의 행복과 안녕을 기원하며 글을 마치겠습니다. 감사합니다.

본 연구에 참여한 연구팀 사진. 순서대로 조쌍구 교수 연구팀의 Ahmed Abdal Dayem 연구교수, 조쌍구 교수, 송권우 연구원 (왼쪽 사진), 건국대학교 병원의 김아람 교수 (오른쪽 사진)

조쌍구 교수님 연구실 - MCRC 식구들