한빛사 인터뷰
- 등록2023-04-10
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1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
이번 논문은 인체의 장 및 간 조직을 Organ-on-a-Chip에 모사하고, 장내 미생물 중 하나인 유산균을 공동 배양하여 장내 유산균에 의한 간 세포의 기능 변화를 분석하고 평가하였습니다. Organ-on-a-Chip 기술은 반도체 공정 미세가공 기술을 기반으로 하여 생체내 조직이나 장기의 구조와 기능을 모방하는 칩을 만들어내는 기술입니다. 이러한 칩은 특정 조직이나 장기에 대한 생리학적 반응을 시뮬레이션하고, 인체 내에서 해당 조직이나 장기의 작용 방식을 모방하여 연구할 수 있습니다. 이는 인체의 생리학적 작용을 연구하는 데 매우 유용하며, 신약 개발 및 질병 치료 방법 개발에도 적용될 수 있습니다. 동물 실험의 윤리적 문제를 해결하면서도 인체 반응을 더욱 정확하게 모사할 수 있는 장점이 있습니다. 현재 Organ-on-a-Chip 기술은 신약 개발 및 질병 치료 연구 분야에서 많은 관심을 받고 있으며, 최근에는 다양한 기관과 그들 간의 상호작용을 재현하는 Multi-Organ-on-a-Chip 기술로 발전하면서 소화기관과 간, 심장과 폐 등 여러 기관을 한 장치에서 재현하여 인체의 전반적인 생리학적 반응을 모사할 수 있도록 하는 연구들이 진행되고 있습니다. 향후 더욱 발전하여 인체 내의 다양한 조직 및 장기의 작용 방식을 더욱 정확하게 모방할 수 있을 것으로 기대됩니다.
또한, 최근 주목받고 있는 microbiome은 인체나 동물, 식물 등의 생물체에 살아있는 미생물 군집을 의미합니다. 이 군집에는 세균, 바이러스, 곰팡이 등 다양한 종류의 미생물이 포함되어 있으며, 이들은 호스트 생물체의 건강 및 생리학적 기능에 영향을 미칩니다. 특히, 인간의 경우에는 장내 미생물 군집인 장내균이 매우 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있습니다. 장내균은 소화기계에서 발생하는 수많은 반응에 활발하게 영향을 미치며, 인체의 영양소 흡수, 면역체계 조절, 대사 조절 등 다양한 기능을 수행합니다. 최근 장내 미생물에 의해 질병의 발생과 치료가 가능하다는 연구 결과들이 밝혀지면서 장내 미생물과 질병의 연관성 연구, 장내 미생물의 다양성 분석, 장내 미생물의 기능 연구, 장내 미생물과 인간의 영양분 교환 연구 등 장내 미생물의 역할과 기능에 대한 이해를 위해 많은 연구가 이루어지고 있으며, 미래에는 새로운 치료 방법 및 예방 전략을 개발하는 데 있어서 장내 미생물이 중요한 역할을 할 것으로 예상됩니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.
제가 연구를 진행하고 있는 서강대학교 정봉근 교수님 연구실은 바이오나노공학기술 연구실(BioNano Technology Laboratory, BNTL)이며, 기계공학과 및 융합의생명공학과 소속 연구원들이 바이오 융합 연구를 하고 있습니다. 주요 연구분야는 Organ-on-a-Chip, 줄기세포 분화, 바이오센서, 디지털 PCR 분자진단, 조직재생공학, 나노소재 합성 등 질병 진단과 치료 기술을 연구하고 있습니다.
또한, 이번 연구를 산학 공동으로 진행한 ㈜hy 회사는 약 50년 이상의 기술력과 노하우를 바탕으로, 국내에서 유산균 음료 시장을 대표하는 기업 중 하나입니다. ㈜hy 회사는 유산균을 포함한 다양한 프로바이오틱스 제품들을 개발하고 있으며, 특히 본 논문은 Organ-on-a-Chip 기술을 이용한 간 건강 유산균의 연구를 진행한 산학 공동연구의 결과물입니다.
3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
이번 연구활동을 하면서 가장 보람을 느꼈던 순간은 마지막 실험결과를 확인했을 때가 아닐까 싶습니다. 이번 연구를 진행하는 동안 수많은 실패와 위기를 경험했습니다. 처음 장기 모사칩을 만들 때에는 질보다 양으로 승부한다는 생각으로 한번에 수십개의 칩을 만들어서 실험을 해보기도 하고, 실험 조건이 잡히지 않아 한달 간 실험 스케줄이 멈춰 있었던 기억도 있습니다. 그럴 때마다 정봉근 교수님께서는 질책보다는 독려와 경험을 바탕으로 다양한 대안을 제시해 주시면서 실험에서의 어려움을 이겨낼 수 있도록 많이 도와 주셨습니다. 이러한 가르침을 통해 끝까지 연구를 완료할 수 있었고, 이런 과정들이 있었기에 마지막 실험 결과를 확인했을 때에는 큰 보람을 느낄 수 있었습니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
처음 제가 연구실에서 교수님을 뵈었을 때 ‘학부생 때에는 많이 생각하는 학생이 좋은 학생일지는 모르지만, 대학원생이 되어 연구를 진행한다면 머리로 생각하기보다는 몸으로 부딪혀 보는 것이 더 좋은 방법일 수 있고, 그런 연구자가 더 좋은 결과를 낼 수 있다’ 라고 하신 말씀이 아직도 기억에 남습니다. 처음에는 더 열심히 연구하라는 형식적인 의미로 말씀하신 것으로 이해했지만 지금 그 의미를 다시 생각해보자면 꾸준함과 끈기가 바탕이 되어야 좋은 연구를 할 수 있다는 것을 말씀하고자 하셨던 것 같습니다. 이러한 이유 때문에 제가 후배들에게 조언해 줄 기회가 있다면 저도 비슷한 말을 해주고 싶습니다. 특히나 생명을 다루는 분야이기 때문에 실험 변수가 많고, 곳곳에 어려움이 존재합니다. 그럴 때마다 좌절감을 많이 느끼겠지만 눈앞에 보이는 어려움을 하나씩 끝까지 해결해 나간다면 충분히 좋은 연구 성과를 얻을 수 있을 것 같습니다.
5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
저희 연구진은 Organ-on-a-Chip 개발을 통한 장내 유산균과 간 조직의 상호작용을 연구하였으며, 더 나아가 장과 장내 유산균에 의한 다양한 인체 조직의 기능성에 관한 연구를 계획하고 있습니다. 이렇게 인체의 장기를 실제와 유사하게 모사하고 이를 통합할 수 있는 Organ-on-a-Chip 플랫폼을 개발하여 보다 효과적으로 인체를 모사할 수 있는 기술을 개발하는 것을 목표로 하고 있습니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....
먼저 제가 연구하는 동안 열정적으로 지도해주신 정봉근 교수님과 논문의 공동 제 1저자인 최윤영 연구교수님께 감사하다는 말씀을 드리고 싶습니다. 또한, 본 논문의 산학 공동 연구를 진행한 ㈜hy 중앙연구소의 이정열 연구소장님과 모성준 연구원님 등 (주)hy 중앙연구소 연구원님들께도 깊은 감사의 인사를 전해 드리고 싶습니다. 그리고, 함께 연구하며 울고 웃었던 서강대학교 BNTL 연구실의 모든 연구원 분들께도 감사하다는 말씀을 전하고 싶습니다. 마지막으로 곁에서 응원해줬던 가족들과 친구들에게도 고맙다는 말을 전하고 싶습니다. 이분들의 도움으로 성공적으로 연구를 할 수 있었던 것 같습니다. 감사합니다.
#Organ-on-a-Chip
# Gut-liver axis
# Microbiome
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