한빛사 인터뷰
- 등록2023-12-26
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1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
인플루엔자는 자주 변이되는 바이러스이기 때문에 매년 업데이트되는 인플루엔자 백신으로는 효과적인 전염 방지에 한계가 있습니다. 변이된 인플루엔자 아형들에 반응하는 백신을 만들기 위해서는 highly conserved antigen으로 백신 formulation을 해야 되지만 이러한 antigen들은 면역원성(immunogenicity)이 약한 단점이 있습니다. 본 연구에서는 변이되지 않는 antigen subunit으로 hemagglutinin (HA) stalk의 면역원성을 향상시킬 수 있는 단백질 나노케이지 (self-assembled protein nanocage)를 만들었습니다. 인플루엔자 백신으로 사용된 나노케이지는 Derek Woolfson랩의 SAGE를 기반으로 디자인되었습니다. 디자인된 단백질 나노케이지는 HA stalk의 native 구조인 trimeric conformation을 유지하면서 multivalency을 높임으로써 인플루엔자 A형 H1N1, H3N2, H5N1 아형의 HA에 교차반응을 유도하는 것을 동물실험을 통하여 입증하였습니다.
해당 방법을 통하여 효과적인 만능 인플루엔자 백신(universal influenza vaccine)개발에 있어서 multivalency와 antigen 구조의 중요성을 입증했을 뿐만이 아니라 자가조립 단백질 나노케이지 (self-assembled protein nanocage)가 교차반응을 일으키는 백신개발의 효과적인 플랫폼으로써 활용될 수 있음을 보여주었습니다. 따라서 해당 연구는 백신개발의 새로운 방향성을 제시할 수 있을 거라 생각됩니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.
해당 연구는 Georgia Institute of Technology대학의 Julie Champion 교수님 연구팀에서 수행하였습니다. Dr. Julie Champion 연구실은 백신, 의약품, 바이오 촉매등 다양한 목적으로 단백질 나노입자 (nanoparticle) 및 nanotechnology 기술 개발 및 활용하는 것을 중심적으로 연구하고 있습니다. 주로 self-assembled nanoparticle을 디자인하는 것과 활용하는 것을 초점으로 연구를 진행하고 있지만 효과적인 비강용 (intranasal) vaccination을 위해서 점액 (mucus)을 효율적으로 통과할 수 있는 polymer기반의 layer-by-layer 나노입자 코팅, 박테리아를 죽이는 nanosteel등 다양한 연구를 하고 있습니다.
3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
저는 화학공학 전공자로 백신개발과 같이 바이오 연구에 처음 뛰어들었을 때에 많은 어려움이 있었지만 관련논문들을 많이 읽는 것과 동시에 면역학 수업들을 통해서 기초지식들을 학습해 나아갔습니다. 정말로 어려웠던 시기는 코로나가 터져서 연구실을 잠정적으로 닫아야 했던 2020년이었던거 같습니다. 해당 기간 동안에는 연구하는 데에 한계가 있었기 때문에 MD simulation을 통한 단백질 및 나노입자 디자인하는 방법을 배우는 데에 시간을 투자하였습니다. 많은 어려움이 있었지만 당시에 터득했던 simulation 지식들은 인플루엔자 백신 플랫폼으로써 self-assembled protein nanocage을 디자인하는 것뿐만 아니라 단백질 구조변화 연구를 수행하는데 있어서 큰 도움이 되었습니다. 그 외에도 박사를 하면서 위기를 기회로 바꿀 수 있었던 경험들이 여러 차례 있었지만 이러한 경험들은 저를 더 성장해 나갈 수 있게 해준 소중한 시간들이었습니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
최근에 박사를 시작하시는 분들을 만나 대화를 나누어 보았는데 많은 분들이 새로 시작하는 연구에 대한 막막함과 랩실에서 언제든지 쫓겨날 수도 있다는 두려움들을 가지고 있음을 알게 되었습니다. 이번에 박사를 졸업하면서 지난 4.5년동안 있었던 일들을 되짚어 봤을 때 우리가 가지고 있는 두려움이 어쩌면 지나친게 아닌가 생각하게 되었습니다. 이 분야로 진학하려는 분들께 감히 말씀드리자면 마음에 여유를 어느 정도 가지실 필요는 있는 거 같습니다. 연구도 중요하지만 건강한 생활과 건강한 정신도 중요하다라고 말씀드리고 싶습니다.
연구를 진행하며 잘 풀리지 않는 일들도 많이 있을 때도 있습니다. 그럴때마다 더 시간을 투자해야지 더 쥐어짜내야지 하는 심정으로 하다보면 방향성을 잃기도 쉽고 쌓인 스트레스로 건강이 악화되질 수 도 있습니다. 그럴때마다 무작정 연구를 하기보다도 한번 책상에 앉아 생각을 정리하던가 공원을 걸어 다니며 생각할 시간을 가질 필요가 있습니다. 그리고 다양한 사람들 및 연구자들과 대화를 나누어 보세요. 다양한 사람들의 의견은 혼자서 생각하는 것 보다 성공적인 연구에 한 걸음 더 나아가기 수월하게 해줍니다. 마지막으로 초반에는 반복적인 실험보다도 한번 쭉 연구 (특히 가장 중요한 실험)를 해보는 것도 도움이 많이 됩니다. 한번 끝까지 (또는 가장 결정적인 실험까지) 연구를 하다 보면 이 연구의 방향성과 가능성에 대해 전반적인 윤곽이 잡히게 됩니다. 앞으로 이 여정속에 많은 일들이 있겠지만 여러분들의 성공을 기원합니다. 화이팅하세요!
5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
후속 연구로는 T cell 면역반응을 향상시키기 위해서 nucleoprotein등 T cell epitope들을 단백질 나노케이지에 넣어 백신의 효과성을 증대시키는 연구를 진행하였으며 인플루엔자 아형들을 동물(쥐)들에게 주입하여 (challenging study) 백신의 효과성을 입증하는 연구를 계획하고 있습니다. 그 밖에도 layer-by-layer intranasal 인플루엔자 백신 연구와 tick salivary 단백질을 이용한 진드기 백신 연구를 마무리 하고 논문 원고를 작성하고 있습니다. 최근에 박사학위를 마치고 한국으로 귀국했지만 한동안은 한국에서 전문연구요원을 할 계획을 가지고 있습니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....
우선 인터뷰와 세미나에 초청해주신 BRIC에 감사드립니다. 그리고 무엇보다도 지금까지 미국에서 공부하면서 저를 지켜주시고 인도해주신 하나님께 영광을 돌립니다. 멀리 떨어져 있는 와중에도 언제나 저를 지원해주고 응원해준 저의 가족들 (박정석, 나의정, 박준영, 박윤수)에게도 감사드립니다.
마지막으로 지난 4.5년 박사 과정중에 저를 지도해주신 Dr. Julie Champion 교수님, thesis committee members (Dr. Mark Prausnitz, Dr. Ravi Kane, Dr. Seung Soon Jang, Dr. Susan Thomas), 즐거운 시간을 만들어준 랩사람들 (Dr. Thomas Pho, Dr. Anuja Tripathi, Mikaela Gray, Linh Mai, Ishmamul Hoque Sadab, Mariela Rodriguez-Otero, Sydney Wimberley) 그리고 저의 박사동기들 (김도완, 이영주, 이현지, 최시훈, 문시훈) 에게도 감사드리며 인터뷰를 마치고 싶습니다. 감사합니다.
사진출처: Julie Champion랩
#자가 조립된 단백질 나노 입자 (self-assembled protein nanoparticle)
# 교차반응 인플루엔자 백신 (cross-reactive influenza vaccine)
# 분자동역학 시뮬레이션 (MD simulation)
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