한빛사 인터뷰
- 등록2023-06-08
- 조회1,479
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
난청은 1000명당 1~2명에서 나타나는 비교적 흔한 감각 질환이며, 현재까지 약 140개의 유전자 돌연변이가 난청과 관련되어 있다고 알려져 있습니다. 그 중에서도 비증후군성 난청 (Nonsyndromic hearing loss, NSHL)은 다른 동반 증상을 포함하지 않는 난청으로 전체 난청의 70%를 차지합니다. 현재 80여개의 유전자가 NSHL을 일으킨다고 알려져 있으며, 이 유전자들이 전체 NSHL의 절반 정도를 차지합니다. 양이온 채널은 내이의 생리적 기능에 중요한 역할을 합니다. 이 중 포타슘 이온 (Potassium, K+)은 세포 내부에 가장 높은 농도로 존재하는 양이온이며, 세포의 막전위를 과분극 시키는 방향으로 작용합니다. 내이의 내림프액은 신체 중 유일하게 세포 외액 임에도 불구하고 높은 포타슘 이온 농도를 가지고 있어서, 포타슘 이온이 세포 안과 밖으로 자유롭게 순환하는 매우 독특한 생리적 특징을 가지고 있습니다. 이를 두고 포타슘 재순환 (Potassium recycling)이라고 하며, TMC1, TMC2, KCNQ4, KCNQ1, KCNE1, KCC, GJB2, GJB3 등 여기에 관여하는 많은 단백이 난청과 직접적인 연관이 있다는 것이 밝혀졌습니다.
KCNQ4 (KV 7.4)는 막전압 의존성 포타슘 이온 채널로, 내이의 외유모세포 기저부에 매우 높게 발현되어 있으며 포타슘 재순환에 직접적인 역할을 합니다. 외유모세포가 탈분극 되었을 때 포타슘 이온을 세포 밖으로 배출하여 외유모세포의 안정막전위를 유지시켜주며, 이를 통해 지속적인 탈분극에 의한 세포의 피로도 및 세포 독성 방지에 중요한 역할을 합니다. KCNQ4의 돌연변이는 비증후군 상염색체우성난청 2 (Deafness non-syndromic autosomal dominant 2, DFNA2)와 관련이 있으며, KCNQ4 돌연변이가 난청의 직접적인 원인이 된다는 것이 잘 알려져 있습니다.
본 연구에서는 연세의료원 난청 코호트 (Yonsei University Hearing Loss cohort, YUHL cohort)에 등록된 373개 난청 케이스의 전장 엑솜 분석 (Whole-Exome Sequencing, WES)을 통해 15개의 KCNQ4 돌연변이를 발견하였으며, 한국인 1,392명의 WES 자료를 분석하여 14개의 KCNQ4 돌연변이를 발견하였습니다. 해당 돌연변이의 KCNQ4 기능을 전기생리, 분자생물학, 및 AlphaFold2를 이용한 구조 예측 실험을 통하여 규명하였으며, 이를 통해 KCNQ4 돌연변이로 인해 발생하는 유전성 난청이 노인성 난청의 일부를 차지할 수 있다는 가능성 및 치료 방향성을 제시하였습니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.
저는 연세대학교 의과대학 약리학교실 지헌영 교수님 실험실에서 박사과정으로 연구하고 있습니다. 저희 연구실은 신장 질환, 암 전이, 난청 등 다양한 분야에서 폭넓은 연구를 진행하고 있습니다. 제가 속한 난청팀은 이비인후과 연구실과 함께 난청 환자의 유전체 분석을 통해 후보 난청 돌연변이를 발굴하고, 난청 기전을 세포와 동물 수준에서 검증하면서 더 나아가 새로운 치료 방법을 찾는 연구를 하고 있습니다. 특히 저희 연구실은 의과학 연구에 있어서 필요한 유전체 분석이나 single cell RNA sequencing 분석 등의 dry lab 시설과, 분자세포생물학과 전기생리학적 연구의 wet lab이 모두 최고의 수준으로 갖추어져 있는 것이 큰 강점이라 생각합니다.
3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
논문이나 교과서를 읽으며 아직까지 설명되지 않는 현상을 찾고 실험을 하면서, 기존에는 보고된 바가 없었던 사실을 관찰할 때 즐거움을 느낍니다. 그리고 알려지지 않은 현상에 대해 가설을 세우고 실험을 설계하는 것이 참 재미있습니다. 물론 새롭게 세운 가설이 틀릴 때가 많고 수많은 negative data를 얻지만, 쉽지 않기에 오히려 더 가치있는 일이라 생각합니다. 또다른 관점에서는, 수 억년 동안 진화해온 자연의 비밀을 고작 몇 달에서 몇 년 사이에 알아내려는 것이야 말로 지나친 욕심이라는 생각도 합니다. 그렇기에 학문에 열중하는 연구자로서 항상 겸손한 자세로 임하며, 세운 가설과 실험 결과가 일치하더라도 혹시 다른 가능성은 없는지 열린 마음으로 연구에 임하고 있습니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
학부생과 대학원생의 가장 큰 차이점은, 학부생은 정해진 질문에 대한 대답을 찾는 공부를 해야 하지만, 대학원에서는 스스로 질문을 찾고 그것을 해결할 줄 아는 능력이 필요하다는 것입니다. 스스로 질문을 찾기 위해서 많은 논문을 읽으며 기존 논문에서 해결하지 못한 것에서 의문점을 가지고, 교과서를 읽으면서 아직 이유가 밝혀지지 않은 현상에 대한 탐구심을 가지는 것이야 말로 연구자가 가져야 할 기본적인 자세라고 생각합니다. 비록 그 질문이 작고 사소한 것에서 시작될지라도 그것을 깊게 연구하다 보면, 언젠가는 거대한 자연의 비밀과 마주할 것이라 생각합니다.
5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
저는 패치 클램프를 이용한 전기생리학을 연구하고 있으며, 특히 내이의 달팽이관에 존재하는 여러 종류의 세포들 중 유모세포에 관심이 많습니다. 유모세포는 물리적인 신호를 전기 신호로 변환하여 뇌로 전달하는 역할을 수행하기 때문에, 전기생리를 통해 보고자 하는 현상의 생리적 역할을 규명할 수 있을 뿐만 아니라 난청의 병리 기전 또한 직접적으로 설명할 수 있습니다. 내이를 쥐에서 분리하여 실험하는 것이 쉽지 않지만, 실험에 성공하였을 때 성취감은 매우 큽니다. 앞으로는 KCNQ4, TMC1/2 등 여러 이온 채널의 활성을 유모 세포에서 측정하고 병태생리적 기전을 밝혀, 새로운 난청 치료 방법을 제시하는 연구를 할 계획입니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....
이 논문이 나오기까지 많은 분들의 도움이 있었습니다. 가장 먼저 이 논문이 잘 마무리될 수 있도록 사랑과 열정으로 지도해주신 지헌영 교수님께 감사드립니다. 그리고 함께 실험하며 아낌없는 토론을 해 주신 오경석 선생님, 주선영 선생님께도 감사의 말씀을 전합니다. 선생님들이 계셨기에 논문이 완성될 수 있었습니다. 그리고 아무것도 모르는 예과생에게 연구의 재미를 일깨워 주시고 연구자의 길로 안내해 주신 동국의대 남주현 교수님께도 감사의 말씀을 올립니다.
의과대학을 우수한 성적으로 졸업하면서 진로에 대해 많은 고민을 하였습니다. 전공의로서 수련하는 선택지도 있었지만, 실험이 재미있고 연구가 하고 싶어서 대학원에 진학하였습니다. 아들이 기초 의학의 길로 간다고 하였을 때 아낌없는 사랑과 지원으로 응원해주신 부모님께 감사드립니다. 주위의 사랑과 보살핌이 있었기에 지금의 제가 있다고 생각합니다. 앞으로 더 훌륭한 연구로 보답하겠습니다.
#KCNQ4
# Ion channel
# Hearing loss
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