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

 패혈증은 감염에 대한 호스트의 조절되지 않은 반응으로 인해 발생하는 "생명을 위협하는 장기 기능 장애"입니다. 패혈증은 높은 사망률을 가지고 있으며, 특별한 치료법이 부족한 상태입니다. 패혈증에 대한 면역 반응은 복잡하며 환자마다 다르기 때문에, 조기 진단과 신속한 조치가 매우 중요합니다. 치료에 있어서 단 1시간의 지연조차도 사망률을 증가시킬 수 있습니다.

 이 연구는 패혈증의 조기 진단과 위험 평가, 그리고 개인의 면역 반응을 모니터링하는 데 도움이 될 수 있는 특정 생체 표지자(biomarkers)를 인식하는 것을 목적으로 합니다. 이러한 생체 표지자는 신속한 결과 제공, 반복 측정 가능성, 그리고 환자의 실시간 상태를 정확하게 반영해야 합니다. 현재 사용되는 생체 표지자들은 C-반응성 단백질(CRP)과 프로칼시토닌(PCT)과 같이 반응이 지연되는 한계를 가지고 있습니다. 이러한 지연은 면역 세포에 의해 분비된 사이토카인에 대한 전사 반응, 번역 및 단백질 합성에 필요한 시간 때문에 발생합니다. 인터루킨-6(IL-6)과 같은 사이토카인이 이 시간 지연을 줄이는 데 도움이 될 수 있는 잠재적 생체 표지자로 제안되었지만, 표준화 부족과 다른 영향에 대한 높은 민감성으로 인해 해석이 어려울 수 있습니다.

 본 연구는 홀로토모그래피 이미징과 딥러닝을 활용하여 패혈증에서 면역 세포 구조의 변화를 탐구합니다. 홀로토모그래피는 라벨 없이 세포의 3차원 이미지를 제공하여 실시간으로 세포를 관찰할 수 있게 하며, 딥러닝은 데이터 분석의 정확도를 높입니다. 우리는 CD8+ T 세포의 형태학적 변화를 분석하여 패혈증 진단과 회복을 추적했습니다. 이러한 변화는 딥러닝 모델을 통해 패혈증의 진단과 예후를 예측하는 데 사용되었습니다. 마지막으로, 이 모델은 임상 환경에 적용 가능성을 검증하기 위해 해석 가능한 알고리즘을 사용하여 투명성을 유지하면서 검증되었습니다.

 이번 년도 1월 학회 참석을 위해 하와이에 도착했을 때, 저희는 연구의 마지막 단계에 접어들고 있었습니다. 매일 아침 호텔 로비에서 모여 논문의 방향을 설정하고, 연구 내용을 점검했습니다. 이 시간들은 연구를 최종적으로 마무리 짓는 데 중요한 역할을 했습니다. 교수님의 지도 아래, 하와이에서의 작업은 연구에 새로운 활력을 불어넣었고, 한국으로 돌아올 때는 가벼운 마음으로 결과를 가지고 올 수 있었습니다. 교수님의 열정이 저희 팀에 큰 동기부여가 되었고, 그 덕분에 연구를 성공적으로 마무리할 수 있었던 기억으로 남아 있습니다.

2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.

 저는 박유랑 교수님 주도하에 의료 정보를 이용해 다양한 연구를 진행하는 연세대학교 의과대학 의생명시스템정보학교실 Digital Healthcare Lab (DHLab) 에 소속되어 있습니다. DHLab에서는 특정 의료분야, 질환 및 기술에 국한되지 않고 다양한 주제와 접근방법으로 연구를 수행하고 있습니다. 크게 디지털 피노타이핑 (digital phenotyping), 멀티 오믹스 (multiomics), 연합학습-알고리즘개발 (vertical federated learning & algorithms)의 축으로 팀을 이루어 활발히 토의를 하며, 새로운 아이디어와 계획들이 구체화되고 체계적으로 진행되는 것을 경험할 수 있는 환경이 조성되어 있습니다. 또한, 연세대학교 의료원 내 임상과들 뿐만 아니라 다양한 국내외 임상 및 연구기관과 협업하여 여러 프로젝트를 진행하고 있어서 의료 정보 및 인공지능을 활용한 연구를 하고자 하는 학생, 연구자들에게 더할 나위없이 좋은 기회들이 주어지는 곳이라 생각됩니다.

3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

 연세대학교 의과대학 의생명시스템정보학교실 Digital Healthcare Lab (DHLab)에서의 경험은 의료와 인공지능의 결합의 가능성을 현실로 만드는 과정에 직접 참여하고 있다는 것을 일깨워줍니다. 디지털 피노타이핑, 멀티 오믹스, 연합학습-알고리즘개발 등의 다양한 연구 분야에서 의료 데이터의 깊이 있는 분석을 통해 새로운 발견을 하고, 이를 임상에 적용하는 과정은 매우 흥미롭고 도전적입니다. 저희 연구팀은 실제 환자의 의료 정보를 활용하여 환자들의 삶의 질을 향상시키는 데 기여하고 있다는 것입니다. 특히, 다양한 임상 및 연구기관과의 협업을 통해 얻은 데이터를 기반으로 한 연구는 실제 임상 현장에서의 적용 가능성을 높이며, 이는 의료 서비스의 질을 개선하는 데 중요한 역할을 합니다.

 연구자로서 보람을 느끼는 순간은, 단순한 기술 구현을 넘어서 의미 있는 발견과 진전을 이룰 때입니다. 특히, 새로운 바이오마커 발견이나 질병 예측 모델 개발과 같은 성과는 의료계에 실질적인 기여를 하며, 이러한 연구 과정에서의 도전과 문제 해결은 저에게 깊은 성취감을 주고, 연구자로서의 깊이를 더해줍니다. 또한, 이 과정에서 동료들과의 상호작용을 통해 지식을 공유하고 함께 성장하는 경험은 연구자로서의 역할에 대한 만족감을 더해줍니다.

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

 연구 과정에서 마주치는 어려움과 좌절에도 불구하고 '끝까지 포기하지 않는 것'의 중요성입니다. 석사 과정 학생으로서 아직 배워나가는 단계에 있지만, 제가 경험한 바로는, 연구는 원하는 결과를 쉽게 얻지 못하는 과정이며, 이로 인한 좌절감이 크게 다가올 수 있습니다. 하지만, 이러한 상황에서도 가능한 모든 방법을 시도하고, 주변의 조언과 도움을 적극적으로 구하는 것이 중요합니다.

 문제를 해결해 나갈 때마다 느끼는 성취감에 중독되어 연구라는 분야에서 더 깊이 몰입하게 됩니다. 이 과정은 단순히 지식을 쌓는 것을 넘어서, 연구자로서의 인내력과 창의력을 길러주며, 어려운 상황에서도 포기하지 않는 태도를 배우게 합니다. 따라서, 연구의 길을 걷고자 하는 후배들과 유학 준비생들에게는, 어떤 어려움에도 끝까지 도전하는 정신을 갖추라고 조언하고 싶습니다. 이러한 접근 방식이 결국은 연구자로서 성장하는 데 큰 도움이 될 것입니다.

5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

 앞으로의 연구 계획과 관련하여, 현재는 이미 진행 중인 후속 연구에 집중하고 있습니다. 이 연구는 세포의 모양 변화에 대한 깊은 이해를 목표로 하고 있으며, 이를 위해 explainable deep learning approach를 적용하고 있습니다. 이 접근 방식을 통해, 세포의 morphology를 변화시키는 주요 요인들을 탐색하고 발굴하는 데 중점을 두고 있습니다.

 향후 계획에 대해 말씀드리자면, 현재의 연구 범위를 넘어서 다양한 질환에 대한 문제 해결을 목표로 하고 있습니다. 연구를 진행할 때마다 항상 '이 연구가 왜 필요한가'를 고민하며, 그 답을 찾는 과정에서 의료 환경에서 아직 해결되지 못한 문제들에 주목하고 있습니다. 이러한 문제들에 대해 딥러닝 기술을 접목하여 해결책을 모색하는 것이 제 앞으로의 연구 방향입니다. 이를 통해 의료 분야에서 실질적이고 혁신적인 변화를 이끌어내는 것이 제 목표입니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....

 연구 과정에서 끊임없는 지원과 귀중한 조언을 아끼지 않으신 박유랑 교수님과 DHLab, MCU 소속의 모든 선생님들께 깊은 감사의 마음을 전하고 싶습니다. 특히, 이년 전 아무것도 모르던 제가 연구자로서 성장할 수 있는 기회를 제공해주신 박유랑 교수님께 깊은 감사를 드립니다. 인턴으로 시작한 저의 여정에서 교수님은 단순한 지도자를 넘어 멘토이자 연구에 대한 재미를 일깨워 주셨습니다. 매주 세심한 지도와 관심으로 제 연구 역량을 키워 주신 덕분에, 저는 오늘날 자신감 있는 연구자로 성장할 수 있었습니다. 또한, 호흡기 내과의 성민동 선생님께도 깊은 감사를 드립니다. 선생님과 함께한 지난 이년 동안 연구 분야에서 필요한 역량을 키울 수 있게 옆에서 많이 도와 주셨고, 이제는 한층 성숙한 연구자로의 길을 걷고 있게 되었습니다. 또한 Light: Science & Application이라는 학술지에 논문을 게재할 수 있게 도움을 주신 성민동 선생님, 민현석 박사님, 장수영 선생님, 홍재성 선생님, 최보규 선생님, 신주혜 선생님, 정경수 교수님, 박유랑 교수님께도 모두 감사하다는 말씀 전해 드립니다.

 제가 선택한 모든 길 뒤에서 묵묵히 많은 응원과 지지를 보내주신 가족, 특히 아빠, 엄마, 그리고 할아버지 할머니께 사랑하고 고맙다는 말을 전하며, 끝으로, 같은 연구자의 길을 걸으며 힘들 때 의지하고 같이 성장을 하는 여자친구에게도 항상 사랑하고 고맙다는 말 전합니다. 모두 감사합니다.