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

대부분의 세포는 miRNA나 단백질 등의 유효인자들을 담고 있는 세포막 성분으로 둘러싸인 소포체(Vesicle)들을 분비하게 되는데, 이를 세포외소포체(Extracellular vesicles, EVs) 라고 통칭하고 있습니다. 생성기전이나 크기에 따라 마이크로베지클(Microvesicles) 또는 엑소좀(Exosomes) 등으로 구분지어 명칭하기도 하는데, 이는 세포간 신호전달에 있어서 매우 중요한 인자들로 연구되어지고 있습니다.

세포외소포체는 분비하는 모세포의 특성을 대부분 지니고 있다고 알려져 있으며, 이러한 점을 활용하여 재생 및 염증조절 효과가 탁월한 줄기세포 유래 세포외소포체 치료제 연구가 활발히 진행중입니다. 하지만, 실제 치료제 개발까지는 생산량의 한계와 더불어 더욱더 세밀한 비임상 및 임상연구가 요구되어지고 있으며, 여러가지 안전성 등을 증명하기 위한 과학적 근거들이 많이 필요한 상황입니다.

기존에 자연엑소좀을 수득하는 통상적인 방법은 엑소좀 결핍 소태아혈청(EV-depleted FBS)이 포함된 배양배지를 이용하고 약 24시간 이상의 세포외소포체 분비유도 시간을 갖게 되는데, 이러한 과정은 세포가 성장하며 분비하는 다양한 노폐물, 단백질, 사이토카인 등과 함께 동물유래 혈청성분이 함유되어 순수한 세포외소포체를 분리하는데 큰 장애요소로 작용하게 됩니다. 또한 매우 긴 시간의 세포외소포체 분비유도 기간은 모세포가 여러 환경들에 노출되는 가능성이 높아지기 때문에, 이에 따른 매우 불균질한 세포외소포체를 분비하게 되는 요소가 되게 됩니다.

이번 연구결과는 녹사(Noxa) 단백질에서 유래한 미토콘드리아 타겟팅 도메인(Mitochondrial targeting domain, MTD) 부분을 포함한 특정 아미노산 서열로 이루어진 펩타이드를 활용하여 줄기세포 세포외소포체 대량생산을 유도한 내용입니다. 이 기술은 동물유래 혈청성분이 전혀 포함되지 않은 화학조성 완충액(Serum-free chemically-defined buffer)에서 진행되어, 매우 고순도의 세포외소포체를 얻을 수 있다는 점과 15분 이내의 짧은 시간 동안만 세포외소포체 생산을 유도하기 때문에 균질한 세포외소포체를 확보할 수 있다는 점이 가장 큰 장점이라고 할 수 있습니다. 또한 펩타이드 처리를 통해 세포 내 칼슘이온의 농도를 순간적으로 높여 칼슘 매개 효소의 활성을 통한 엑소좀 대량생산 기전을 확인하였습니다.

[그림] 연구결과 요약도

연구의 시작과 관련하여, 학회장에서 조쌍구 교수님과 김태형 교수님께서 오랜만에 만나게 되면서 이런저런 말씀을 주고받으시다가 시작된 것으로 알고 있습니다. 작은 대화에서 시작하여 이렇게 기쁜 성과로 이어지게 되어 정말 뜻깊게 생각됩니다.

2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.

건국대학교 KU융합과학기술원 줄기세포재생공학과에 소속된 분자세포리프로그래밍 센터 (Molecular Cellular Reprogramming Center; MCRC)는 지도교수님 이신 조쌍구 교수님을 비롯하여 건국대학교 병원 소속 임상의 이신 김아람, 신현진 교수님 그리고 여러 대학병원 교수님들과 활발한 연구를 진행하고 있습니다. 만능성 및 중간엽 줄기세포, 암세포 및 암 줄기세포, 그리고 여러가지 인체 및 동물 유래 세포들을 배양하면서 매우 다양한 세포특성들을 실험하며 경험하고 있으며, 각 대학병원들과 협업하여 실제 우리의 생활에 적용될 수 있도록 연구방향을 설정하고 탐구하고 있습니다.

또한, 어렵게 도출된 여러 성과들이 실제 생활에서의 진단, 그리고 치료제까지 연결될 수 있도록 MCRC 기반의 스템엑소원㈜ 벤처도 함께 나아가고 있습니다.

3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

앞서 소개드린 내용처럼, MCRC 연구실은 매우 다양한 세포들을 직접 배양하며 경험해볼 수 있고 수많은 공동연구와 함께 다양한 연구주제를 다루고 있어서 바이오 분야 전반적인 동향을 공부하며 개인적으로도 발전하는데 엄청난 장점이 있다고 생각합니다.

또한 스템엑소원㈜ 바이오 벤처와 긴밀한 연구를 진행하고 있기 때문에, 학교 연구실의 연구성과가 산업적인 부분에서 어떻게 적용되며 발전해 나가는지 가까이에서 느껴볼 수 있는 점에서 큰 자부심과 보람을 느낍니다.

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

개인적인 생각으로는 주변사람들과 매우 잘 어울리는 둥글둥글한(?) 성격이면 좋은 성과를 얻는데 도움이 되지 않을까 생각됩니다. 아무래도 긴 시간 힘들게 연구를 지속하게 되면 지치고 그만할까라는 생각도 하게 될 수 있는데, 같은 소속의 실험실원들 그리고 주변의 이웃 실험실원들과 힘든 점들을 공유하면서 함께 고민해보고 해답도 찾아보며 더욱 흥미가 생기게 되면 힘든 학위과정을 잘 버틸 수 있는 버팀목이 되지 않을까 생각합니다. 물론, 매우 과하면 연구 말고 다른 곳들에 많은 흥미가 생겨버릴 수도 있을 것 같으니 주의하셔야 할 것 같네요. 😊

5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

이렇게 한빛사에 2번째로 연구결과를 소개할 수 있는 기회를 얻어서 정말 기쁘게 생각합니다. 앞으로 자주 글을 올릴 수 있는 기회가 있으면 좋겠고, 지속적으로 노력하겠습니다. 지난 인터뷰에서도 말씀드린대로 세포외소포체 치료제 개발 및 연구에 많은 노력하도록 하겠습니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....

언제나 열정적으로 지도해 주시며, 미팅때마다 올바른 연구방향을 잡아 주시는 조쌍구 교수님께 항상 감사드립니다. 또한 박사과정생을 데리고 공동연구 관련하여 큰 성과까지 얻을 수 있도록 물심양면으로 노력해주신 한지혜 박사님, 박정희 교수님 그리고 김태형 교수님께 다시한번 감사드리며, 앞으로도 좋은 연구할 수 있도록 최선의 노력을 다하겠습니다. 그리고 조선대학교에 방문할 때마다 매우 반겨 주셔서 진심으로 감사드립니다. ^^

공부하고 싶어하는 아들을 끝까지 믿어 주시고 응원해주시는 사랑하는 부모님과 모든 일에 긍정적이어야 한다며 언제나 즐겁게 해주는 귀여운 동생^^, 그리고 우리 조카 고생했다며 자랑스러워 해주시는 친척분들께 정말 정말 감사합니다. 😊

마지막으로, 곧 남은 인생을 평생 함께하게 될 사랑하는 여자친구에게도 매우 큰 힘이 되어주어 고맙다고 말하고 싶습니다..

MCRC 멤버들

왼쪽부터 임경민 박사과정, 조쌍구 교수, 한지혜 박사, 김태형 교수