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

암 전이 (Metastasis) 는 암세포가 원발암 (Primary tumor) 에서 벗어나 타 장기에 자리를 잡게 되는 암 발생의 최종 단계에 속하는데 전이 여부에 따라 환자의 생존율을 결정하는 주요 요인이며 오랜 시간동안 암 치료 개발의 정체를 일으키는 원인이 되어 왔습니다. 전이의 특성이나 행태가 암 종류에 따라 천태만상인데다 온 몸에 퍼진 암 세포를 추적하기란 요원한 일이기 때문에, 이를 극복하기 위한 많은 노력에도 불구하고 추적하여 제거하는 일은 매우 어려운 것이 현실입니다. 재미 있는 사실은, 우리 몸에는 전이 과정을 막는 면역학적, 물리적, 환경적 방벽들이 존재하고 있어서 대부분의 원발암을 떠난 암 세포 (~99 %) 들은 전이 중에 죽게 되고, 소수의 살아남은 암 세포들이 전이 암을 생성하게 됩니다. 다만, 죽어가는 암 세포가 전이 과정 동안 살아있는 암 세포에 직접적인 영향을 미치는지 여부와 기본 메커니즘이 무엇인지는 아직 밝혀지지 않았었는데, 이번 연구가 어느 정도는 이에 대한 해답을 제시하였다고 생각합니다.

 본 연구에서 전이 중에 사멸하는 일부 암 세포가 Padi4 (peptidylarginine deiminase 4) 효소 단백질 보유 여부에 따라 세포 사멸 (Apoptosis) 과정 중에 비정상적으로 핵을 세포 밖으로 분출 (nuclear expulsion) 하는 것과 이 분출된 복합체를 통해 주변의 살아있는 암 세포의 특정 신호 전달 체계 (RAGE-MAPK) 를 활성화 시킴으로 암 전이를 촉진하는 것을 밝혔습니다. 자세히는, 핵 내에 존재하던 Padi4가 사멸 과정에서 세포 내로 유입된 칼슘에 의해 활성화되어 히스톤 (histone H3) 단백질을 citrullination 시키면서 chromatin 의 구조적 변화를 일으키고 이 과정에서 생긴 압력에 의해 DNA/단백질 복합체 (Nuclear expulsion products; NEPs)가 세포 밖으로 유출되는 것을 밝혔습니다.

 또한 폐 미세환경의 면역 신호 (NF-kB) 가 암세포의 Padi4 과발현을 유도하고 이는 암 세포 사멸 시 핵 분출현상이 빈번하게 일어나게 만든 것과 더불어 이러한 특성을 통해 폐 전이에 특이적으로 영향을 미친다는 것을 밝혔습니다. 더하여, 세포 외로 유출된 NEP 에 포함된 S100a4가 주변에 있는 암 세포의 RAGE 수용체에 결합함으로써 MAPK 신호를 활성화 시켜 적대적 미세환경에서 살아남을 수 있도록 도와 줌으로써 암 전이 발달을 촉진하는 것을 밝혀냈습니다.

현재 소속된 실험실은 암 미세환경 및 후성유전학이 전이에 미치는 영향을 연구하는 데 주력하고 있어, 이번 연구는 지도 교수에게도, 저에게도 새로운 도전이었습니다. 쉽지 않았지만 매우 즐거운 여정이었던 것 같습니다.

재미있는 사실은 처음 연구의 시작점이었던 Padi4 라는 단백질을 연구 주제로 잡았을 때, 후성유전학적 조절 인자로 여기고 시작했던 것인데요, 기대와는 다르게 활성화 조건을 제대로 찾지 못하다가, 세포가 죽을 때만 활성화가 된다는 사실을 알게 되고 방향이 180도 전환이 된 케이스 입니다. 당시에는 방향전환 설득이 쉽지 않아 힘들었지만 결과적으로 기대와 달랐던 게 더 재밌었던 연구였습니다.

한 가지 아쉬웠던 부분은, 본 연구의 ‘핵 분출; nuclear expulsion’ 은 원래 ‘apoptosis’, ‘pyroptosis’ 등과 같이 ‘exsporosis’ (그리스어 유래의 ‘exspo’; spore, nucleus, ‘-osis’; death) 라는 이름의 또 다른 사멸 과정으로 분류하고자 하였으나, 리뷰어 및 에디터와의 토론 결과로 ‘nuclear expulsion’ 으로 명명되었다는 것입니다.

2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.

 제가 소속되어 있는 연구실은 미국립보건원 (National Institute of Health, NIH) 의 National Cancer Institute (NCI) 소속 Laboratory Cancer Biology and Genetics (LCBG) branch 의 Tumor microenvironment section 을 담당하고 계신 Li Yang 교수님 연구실로, 암 미세환경, 특히 MDSC 와 TGF beta 신호 전달 체계가 암 발달 및 전이에 어떤 영향을 미치는 지, 또한 후성유전학적 조절 인자들이 암 전이 환경에서 어떤 역할을 수행하는 지 규명하는데 주력하고 있습니다.

3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

 스스로 재미있어 하는 일을 본업으로 삼고 살아 갈수 있음에 감사함을 느끼고 있습니다. 기초와 응용 그 어딘 가에서 일을 하고 있다 보니 저의 연구가 언젠가는 실제로 임상까지 영향을 줄 수 있는 무언가 였으면 좋겠다는 소망을 가지고 있습니다. 그런 때가 온다면 자부심과 보람이 느껴질 것 같습니다. 최근에는 딸에게 제 연구 이야기를 해주는데 즐거운 이야기거리가 많은 제 직업이다 보니 그런 부분에서 소소한 자부심이 느껴 지기도 합니다.

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

 다른 분야도 물론 마찬가지겠지만 생물학 관련 연구는 연구 기간이 매우 길고, 험난한 과정이 필요하다 보니, 마라톤과 같이 페이스 조절이 중요하다고 생각됩니다. 조급하게 생각하지 마시고, 충분한 여가와 대화 그리고 취미 활동을 통해 삶의 균형을 맞춰 나가면서 연구를 꾸준히 하셔도 분명 원하시는 바를 모두들 얻으실 수 있으리라 생각됩니다.

 저와 같은 경우는 운이 좋게도 제가 있는 연구소가 정부 소속이다 보니, 환경이 참 좋았습니다. 그게 저의 연구에도 큰 영향을 미친 것이 사실입니다. 유학을 준비하시는 분들께 드리고 싶은 말은 실험 여건도 물론 중요하지만 주변 여건도 충분히 고려해야 한다는 것입니다. 유학 후의 빛나는 미래도 물론 중요하지만, 유학 당시의 시간들도 소중하지 않은 것은 아니니까요.

 마지막으로, 꼭 주변의 조언 및 경험담들을 꼼꼼히 듣고 판단하시기를 바랍니다.

5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

 지금 당장은 해당 연구의 후속 연구들에 집중하고 있습니다. 암 세포의 사멸은 당장 암 전이 과정에서만 나오는 것이 아니고, 세포 독성 항암부터 면역 항암에 이르는 모든 항암 치료의 목적과 상치됩니다. 이러한 내용을 바탕으로 하여 본 연구의 후속으로써 항암 시 전이 부작용 사례와 암 세포 핵 분출의 연관성 연구가 진행 중에 있습니다. 좀 더 확장 된 주제로써 이 핵 분출이 일반 세포에서도 나타나는, 과거에 밝혀지지 않았던 사멸 과정 중에 하나가 아닐까 하는 질문에 답하고자 하는 기초 연구도 진행 중에 있습니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....

 연구를 진행하다 보면 많은 장애물들을 만나게 됩니다. 저 같은 경우에도 처음 현상을 관찰하기 까지 지지부진했던 시기도 장애물이었고, 짧은 형식의 논문으로 저의 발견의 일부분이 출간되어 논문의 전체 구조를 다 바꾸게 된 일도 큰 장애물 중 하나 였습니다. 반대로, 기존 다른 그룹의 연구 결과와 상충하는 듯한 연구 결과가 나와 이를 극복하기 위해 지도교수님과 주변 동료들을 설득 과정도 쉽지 않은 길이었습니다. 새롭고, 예상하지 못했던 발견은 때로는 큰 부딪힘과 높은 저항을 마주할 수 있다는 것을 이번 연구를 하면서 많이 느꼈었던 것 같습니다. 그 과정에서 포기하고 싶었던 순간 순간들이 매 번 있었는데, 여러 방법이 있겠지만 저는 가족과 동료 및 주변분들의 도움을 많이 받아 극복할 수 있었던 것 같습니다. 다들 힘드실 때 주변을 보시면서 힐링을 해보시는 것은 어떨까 합니다.

 실험적 증명에서의 한계에 부딪혔을 때, 그 대안을 제시해주고 같이 분투해준 공동 저자인 Justin, 든든하게 매번 도움을 주신 소재영 박사님과 Christine 및 주변 동료분들 그리고 본인께 생소한 분야의 연구임에도 믿고 지원해주신 Li Yang 교수님께 고마움을 전합니다.

 항상 옆에서 든든하게 버팀목이 되어주고 지지해주는 은혜와 별처럼 항상 밝게 빛나며 옆에서 행복을 뿌려주는 딸 수민이에게 감사와 사랑 그리고 존경의 마음을 전합니다. 

 언제나 뒤에서 묵묵히 저의 길을 지켜봐 주시는 부모님, 항상 보여드린 것 보다 더 큰 믿음을 주시는 장인어른, 장모님, 그리고 우리 가족을 응원해주는 영주, 영경이 누나와 선혜, 순도 및 모든 가족 분들께 감사의 마음을 전합니다.

 마지막으로, 첫 제자라고 매번 챙겨 주시고 마음 써 주시는 김미영 교수님 그리고 학부생 때부터 많은 가르침 주신 김정윤 교수님께도 감사의 인사를 전합니다.