한빛사 인터뷰
- 등록2023-01-17
- 조회1,758
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
단일세포 전사체 데이터는 전사체를 세포별로 시퀀싱 할 수 있는 기술로써, 현재 암 면역학, 발생학, 신경생물학 등 다방면의 생물학 분야에서 활용되고 있는 핵심 데이터입니다. 단일세포 데이터는 높은 활용성에 비해 분석 종류가 협소한 편인데, 바로 데이터의 spurious transcription burst와 sparsity로 인해 분석하기가 상당히 까다롭기 때문입니다. 특히 네트워크 생물학 관점에서, 단일세포 데이터를 통한 세포 타입 특이적 유전자 네트워크 모델링하는 것은 굉장히 어렵기 때문에 현재까지는 자주 활용되지 못하고 있습니다. 네트워크 생물학은 기존 질병 연구에서 성공적으로 도입되어 개체단위에서 어떤 유전자가 질병과 관련 있는지에 대한 정보를 줄 수 있었습니다. 이것을 확장해 세포타입 단위로 우리가 알 수 있다면 효울적인 약 개발에 이바지하여 정밀 의학에 굉장한 도움이 될 것으로 예측이 됩니다.
단일세포 전사체 데이터만을 활용하여 네트워크를 모델링을 새로 하지 않고, 기존에 여러 데이터를 통해 만든 신뢰도 높은 reference interactome을 활용하여, 세포안에서 이 interactome의 일부가 유전자 네트워크를 형성할 것이라는 가정하에 scHumanNet이라는 소프트웨어를 개발하게 되었습니다. 이 연구는 저희 연구실에서 기존에 개발한 reference interactome HumanNet을 업데이트하는 과정에서 이인석 교수님께서 프로젝트를 고안하셨고, 하버드 의대와 Brigham and Women’s Hospital 소속, Evergrande Center의 Martin Hemberg 교수님의 공동지도 하에 연구가 끝까지 진행될 수 있었습니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.
위 연구는 연세대학교 이인석 교수님의 생명정보학 연구실과 Harvard Medical School 및 Brigham and Women’s Hospital의 Martin Hemberg 교수님 연구실의 공동 연구로 이루어졌습니다. 이인석 교수님의 연구실에서는 네트워크 생물학을 포함한 생명정보학 분야에서 다양한 연구주제를 가지고 활발하게 연구를 이어나가고 있습니다. 특히 단일세포 데이터를 접목한 암 연구와 장내미생물 WGS 데이터를 통한 질병 연구가 크게 두 개의 연구팀이 연구실의 주축을 이루고 있습니다. Dry lab이기에, 연구실 구성원은 전부 컴퓨터 분석을 전문으로 하고있고, 따라서 세브란스 병원, 면역학 연구실 등 다른 연구 그룹과의 긴밀한 협력을 바탕으로 여러 연구 프로젝트가 진행 중입니다. (https://netbiolab.org/)
Martin Hemberg 교수님과는 제가 1년간 보건복지부 한국보건산업진흥원에서 주최한 바이오메디컬글로벌인재양성 산업에 선정되어 공동 연구 목적으로 보스턴에 거주하게 되면서 인연을 맺게 되었습니다. Hemberg 교수님 연구실 역시 생명정보학 연구실로, 세계에 여러 연구실과 협력을 통해서 단일세포 멀티오믹스 분석 방법론 개발, 유전자 encoding 연구, 암 연구 등 다양한 분야에서 연구에 이바지하고 있습니다. 주로 협업하는 단체는 UK의 Sanger Institute, 독일의 Max-Planck Institute, 미국의 Dana-Farber Institute, Harvard Medical School의 여러 병원 등등이 있습니다. (https://hemberg-lab.github.io/)
3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
본 연구는 방법론에 초점을 맞춘 연구로, 다른 사람들도 쓰기 편리한 코드 배포 방법을 고민하는 것이 기존에 제가 해오던 연구랑 많이 달랐단 것 같습니다. 특히 컴퓨터 부전공이 아니고 코딩에 비교적 미숙한 제가 소프트웨어를 개발하기까지에는 극복 해야하는 많은 어려움이 있었습니다. 하지만 그럼에도 불구하고 제 지도 교수님들의 통찰력에 대한 신뢰와, 주변 선배들과 끊기 있게 논의해가면서 문제 하나하나를 해결해 나가고, 프로그래밍 측면에서 성장해나가는 부분에서 보람을 느낄 수 있었습니다.
컴퓨터 리소스와 코딩을 통해서 생물학적 질문을 해결해 나가는 생명정보학 분야는 다른 생물학 분야와 연구 방법이 조금 다르다고 느낍니다. 데이터 분석을 하는 과정에서 길을 잃기 너무나도 쉽고, 분석 결과를 기반으로 어느 방향으로 한 발짝 앞으로 나아가야 하는지 판단하기가 어려울 때가 태반입니다. 선택의 기로에 굉장히 자주 서게 되면서, 그 과정에서 기존에 알지 못한 정보를 검색해가면서 분석 방향에 대한 타당성을 고민하는 과정에서 독특한 즐거움을 느낄 때가 많습니다. 많은 가설을 검증하고 배척/선택해 가며 연구를 조금씩 진행 시키다 보면 그제서야 내가 원래 가고자 했던 길이 보이기도 합니다. 길이 보이지 않아 스트레스가 되는 경우도 많지만, 그런 과정들 속에서 목표 의식을 다듬고 문제해결에 능숙해지면서 숙련된 생명정보학 전문가로 성장해 나아갈 수 있다고 생각합니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
코딩 능력도 중요하지만, 그것보다 중요한 것은 좋은 질문을 하려는 마음가짐 같습니다. 코딩 역시 결국 여러 실험들처럼 어떤 결과를 확인하기 위한 수단에 불과하고, 저희 분야는 다른 실험들과 달리 시약 기기 등에 국한 받지 않기 때문에 굉장히 많은 질문(실험)을 할 수 있는 상황에 놓이게 됩니다. 또한 분석을 토대로 결과가 나왔을 때 그 다음 방향을 잡기 위해 다양한 분야의 전문가들과 논의를 거치는 경우가 많기 때문에, 사람들과 소통하는 능력 또한 굉장히 중요하다고 생각합니다. 그래서 저는 이 분야로 진학하고자 하는 분들께 발표 및 소통 능력을 개발하고, 독립적으로 질문하고 답을 찾아가려는 습관을 들이는 것을 추천합니다. 쓰고 나니까 이 분야뿐만 아니라 모든 과학 분야에 해당하는 말 같기도 합니다.
5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
저는 현재 두경부암의 단일세포 전사체, TCR, 등등의 multiomics 데이터로 HPV와 관련된 연구 그리고 항암면역치료제에 관한 연구 크게 두 가지를 진행하고 있습니다. scHumanNet을 통해 개발한 방법론으로 네트워크 모델을 적용하여 티세포에서 항암면역치료와 높은 관련성이 있는 유전인자 집단을 찾고 이런 네트워크 하위 모듈을 통해 항암효과 예측 등 네트워크 모델을 활용하여 기존에 확인하기 쉽지 않았던 부분을 분석해보고자 합니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....
컴퓨터와 멀리 살던 저는 뒤늦게 생명정보학이라는 분야를 접한 후 굉장한 관심을 갖게 되었습니다. 그 관심을 연구로 꽃 필 수 있게끔 지도해주신 이인석 교수님께 정말 감사드립니다. 또한 미국에서 다양한 전문가들과 접하게 되면서, 큰 프로젝트들의 공동 연구는 어떻게 시작하고 진행하는지 Martin Hemberg 교수님을 통해 배울 수 있었기에 대단히 감사합니다. 연구에 열의가 남다른 교수님 두 분을 직접 옆에서 보면서 어떤 마음가짐으로 과학자가 되어야 하는지 배우는 것이 많습니다.
좋은 연구 분위기를 만들어주고 서로 도와주는 연구실 선후배님께도 감사하다는 말씀을 전하고 싶습니다. 자유로운 토론 분위기 속에서 서로 도와가기에 저를 포함한 연구실 구성원 모두가 좋은 연구 성과들을 거두고 있다고 생각합니다.
마지막으로 박사과정에 온전히 집중할 수 있게끔 항상 격려해주시는 부모님과 그 외 가족분들께 감사드립니다. 특히 일상에서 저를 항상 배려해주고 행복하게 해주는 든든한 버팀목 이경화님에게 진심으로 감사드립니다. 많은 분 들이 주변에서 저를 아낌없이 격려해주기에 연구에 흥미를 잃지 않고 즐겁게 해 나아가고 있습니다.
#Single cell Network Biology
#Bioinformatics
#Precision Medicine
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