한빛사 인터뷰
- 등록2023-07-03
- 조회1,481
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
우리 몸은 살아있는 동안 마주하는 수많은 물질들 중에서 위험한 것과 위험하지 않은 것을 구분하여 적절한 면역 반응을 조절합니다. 이러한 적응 면역(adaptive immunity)의 시작은 병원균이나 암 등에 존재하는 펩타이드 항원이 MHC-II라는 단백질의 표면에 결합하여 T cell에 제시되는 것입니다. T cell에 의한 면역 반응을 이해하고 이를 질병의 예방과 치료에 응용하기 위해서는 어떤 펩타이드 항원이 MHC-II에 결합하는 지를 알아야 합니다. 하지만 하나의 MHCII 단백질이 결합 가능한 펩타이드 서열과 한 개인이 가질 수 있는 MHCII 단백질의 수, 그리고 인류에 존재하는 MHCII 단백질 변이의 다양성으로 인해 개인이 인식할 수 있는 항원을 실험적으로 밝히는 것은 굉장히 어렵습니다.
저희는 여러가지 실험 기법들을 최적화하여 30개가 넘는 연구에서 현재까지 밝혀낸 항원의 수의 절반에 해당하는 데이터를 단기간에 얻었고, 정확하고 많은 양의 실험 데이터와 machine learning을 이용해 항원을 예측하는 모델을 개발하였습니다. 저희가 만든 모델은 사람 단백질 뿐 아니라 사람의 장내미생물과 SARS-CoV-2에 존재하는 새로운 항원을 예측하였고, 예측한 항원이 실제로 T cell을 인식하고 cytokine 반응을 일으킴을 실험적으로도 확인하였습니다. 저희가 이번 연구를 통해 밝혀낸 사실들, 그리고 저희가 개발한 실험 기법들과 항원 예측 모델은 기존 기술로 찾기 어려웠던 T cell 항원들을 찾아내고 적응 면역의 작용 원리에 대해 더 깊이 이해하는데 도움이 될 것이라고 생각합니다. 또한 질병의 진단, 예방, 치료 및 개인 맞춤형 의약품의 개발에도 유용하게 쓰일 것으로 예상합니다.
이번 연구의 진행 중 대량의 실험 데이터에서 특정 패턴을 가진 펩타이드들을 발견하였습니다. 저희는 이 펩타이드들이 실험적인 오류가 아니라 MHC-II 단백질에 비특이적이고 약하게 결합한 실제 binder 들이라고 생각했습니다. 이를 뒷받침하기 위해 단백질 구조 분석, 통계학적인 분석 및 다른 실험 데이터의 분석 결과들을 제시했습니다. 하지만 여러 번의 revision 과정 중에 리뷰어들이 계속해서 이 펩타이드 항원이 진짜 binder인지 증명하길 요청했습니다. 빠르고 간단하게 이를 실험적으로 확인하는 방법을 생각하던 중, 2년 전에 연구실에 제안했던 실험 아이디어가 떠올라 바로 실험해 보았습니다. 첫 번째 시도는 실패했지만 보완할 방법이 바로 생각났고 그렇게 두 번째 시도에서 개념 증명 (proof-of-concept) 실험에 성공했습니다. 세 번째 시도에서 리뷰어가 원하는 데이터를 얻었고 이 데이터와 저희 모델의 예측이 정확하게 일치하는 것에 저자들과 함께 감탄했습니다. 오랫동안 실험으로 구현해보고 싶었던 아이디어가 적절한 때를 만나 빛을 발하게 되었던 정말 기쁘고 뜻깊은 경험이었습니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.
브로드 연구소 (Broad Institute)는 유전 정보를 이용하여 질병의 발병 원인을 밝히고 질병을 치료하기 위한 연구를 목적으로 하는 비영리 연구소입니다. 엘리와 에디 브로드 부부에게 100만 달러를 투자받아 2004년에 미국 메사추세츠주의 케임브리지에 설립되었습니다. 다양한 분야의 전문가들이 브로드에 모여 하나의 목표를 위해 보다 활발하게 협업할 수 있도록 MIT와 하버드대학교, 그리고 하버드대학교와 연계된 세계 최고 수준의 병원들의 중심에 자리를 잡았고, 이들 기관의 교수진들과 의사진들이 브로드 연구소의 주요 구성원입니다.
지정학적인 전략을 가지고 세워진 브로드 연구소에서는 유전체학, 유전자가위, 빅데이터 분석과 같은 다양한 기술들을 개발 및 활용하여 암이나 당뇨, 조현병부터 희귀병까지 다양한 질환과 관련된 유전적 요인, 발병 기작과 치료 방법을 연구 및 개발하고 있습니다. 학계와 회사의 성격을 모두 가지고 기초 연구부터 실제 환자에게 사용되는 기술 개발까지 모두 모여 함께 어려운 문제를 해결하는 하나의 커뮤니티를 만들어가고 있습니다. 이에 더해 전 세계 다양한 연구소들과 공동의 목표를 가지고 다양한 목적의 센터들을 운영하고 있습니다. 과학자들이 더 쉽게 연구하고 연구에만 집중할 수 있도록 설계된 구조와 시스템은 브로드 연구소의 또다른 장점입니다.
3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
학계에서 이루어지는 기초 과학 연구들은 때로는 현실에 크게 도움이 되지 않는 것처럼 느껴질 수 있습니다. 하지만 기초 연구를 통해 생명 현상에 대해 더 정확하게 이해하는 것이 궁극적으로 인류가 시행착오를 겪으며 많은 희생을 내는 것을 반복하는 일을 줄이고 인류의 건강을 증진하는 데 큰 기여를 한다고 생각합니다.
이번 연구를 통해서는 특히 다양한 전문성의 과학자들과 협업하는 즐거움과 그 안에서 제가 기여할 수 있는 부분을 찾는 과정에서 큰 즐거움을 느꼈습니다. 그리고 브로드 연구소의 연구자임에 자부심을 느낍니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
연구가 재미있어서 이 길에 남아있더라도 언젠가는 크게 지치거나 정말 힘든 순간들이 올지도 모릅니다. 그럴 때 많은 분들이 도와주더라도 결국 다시 한 발을 떼는 것은 나 자신만이 할 수 있는 것 같습니다. 힘들 때 스스로에게 너무 가혹해지지 않게, 평소에 몸과 마음을 잘 챙기는 연습을 하며 그 무엇보다 자기 자신을 아끼려 노력해주면 좋겠습니다.
여러분이 어떤 길을 가든 분명 이 세상에 기여하는 바가 있을 것이라고 믿습니다. 그러니 힘든 순간이 오더라도 자신을 너무 비난하지 않기를, 자신에게 친절할 수 있기를 바랍니다.
5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
MHCII와 peptide간의 결합을 중점적으로 연구한 이번 연구를 확장한 후속 연구들이 진행중입니다. 또한 저희 실험실의 연구 주제인 IBD와 관련된 단백질 변이의 기능의 이상을 확인하고 이를 치료하기 위한 연구도 진행하고 있습니다.?
6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....
먼저 지금 제가 누리는 모든 것을 가능하게 해 주신 부모님께 감사의 마음을 전하고 싶습니다. 한국에 있는 가족들과 늘 옆에 있어 힘이 되는 사랑하는 남편과 아들에게도 감사합니다.
이번 연구에 함께한 동료들과 아낌없는 지원을 해 주신 연구책임자 분들께도 감사합니다. 정말 훌륭한 분들과 함께하며 늘 많이 감탄하고 배울 수 있음에 감사합니다.
마지막으로 좋은 논문을 함께 준비했음에도 감사인사를 전할 기회가 없었던 제 이전 PI인 Erik Procko께 꼭 감사 인사를 남기고 싶습니다. 첫 만남 때 Rosetta를 이용한 de novo protein design 등으로 자신만의 분야를 개척하신 David Baker 교수님 연구실에서 ‘나만의 전문성을 만드는 것의 중요성’에 대해 배우셨다는 점을 말씀해주신 점이 굉장히 인상깊었습니다. 그 고민을 계속 품고 결국 자신만의 커리어를 발전시키는 모습을 보며 많이 배웠습니다. 과학자로서도 멘토로서도 좋은 롤모델이 되어 주셔서 감사하다는 말씀 드리고 싶습니다.
#MHCII
# CD4Tcell
# Antigen
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