한빛사 인터뷰
- 등록2024-04-05
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1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
신장에서 발생한 종양은 발생한 위치나 크기에 따라 다양한 치료법들이 동원되어 제거를 합니다. 그 중, 부분 신장 절제술은 종양이 발생한 조직을 국소적으로 절제하고 정상 조직을 최대한 보존하는 수술법입니다. 이와 관련하여 한 연구 미팅에서 외과 의사 선생님께서 현재 시행되는 부분 신장 절제술은 종양 포함 조직을 절제한 이후에 남은 신장을 단순히 봉합하는 것으로 수술을 마무리하는데, 이 수술 부위에 적용하여 창상 회복을 도울만한 재료가 있으면 좋겠다는 의견을 주신 것에 저희 연구가 감명을 받아 시작하게 되었습니다.
추가 문헌조사를 해보니, 수술 시에 부가적으로 사용되는 재료로는 종양 부위를 절제한 이후에 출혈이 심할 경우에만 몇 가지의 지혈제를 적용하지만, 창상 회복에는 도움이 되는 결과들을 보여주지는 못한다는 것을 알게되었습니다. 마침 저희 연구실에서는 탈세포화된 신장조직이 생체 적합할 뿐만 아니라 미세환경을 모사한다는 특징을 활용하여 바이오잉크 형태로 제작하고 이를 3D bioprinting에 적용하여 체외 생체모사조직 및 미세장기칩 등의 다양한 응용 결과를 만들어내고 있었습니다.
탈세포화된 신장 조직에 대해 프로티오믹 분석을 통해 확보된 선행 데이터를 통해 다양한 단백질이 존재하며 지혈에 관여하는 콜라겐 계통의 단백질들도 함유하는 것을 확인하였습니다. 이런 결과를 통해 우리는 본 재료가 생적합한 환경뿐만 아니라 지혈 효과도 있을 것이라는 가설을 세웠습니다.
다만, 수술 환경을 고려하여 적용 가능한 형태로 가공하기 위한 고심이 필요했습니다. 탈세포화된 신장 조직을 하이드로젤 형태로 준비할 경우, 크라이오젤(cryogel) 제작 공정을 적용이 가능하다는 것을 알게 되었습니다. 탈세포화된 신장 조직 하이드로젤에 이 공정을 적용하게 될 경우, 하이드로젤 안의 수분 성분은 얼음 입자가 되고, 이를 제외한 하이드로젤을 구성하는 부분은 동결되면서 농도가 상승된 가교제가 작용하여 단백질간의 가교가 시작됩니다. 이러한 과정을 통해 동결건조 등의 과정을 거치게 되면, 최종 가공물은 가교가 된 단백질이 스펀지처럼 다공성 형태로 존재하게 됩니다. 이 다공성 구조물을 제작함으로써 우리는 초기 출혈을 신속히 흡수하여 저지하고, 흡수된 혈액과 반응하게되는 탈세포화 신장 조직 단백질이 지혈을 유도하며, 장기적으로는 이식된 부분에서의 창상 회복이 진행되게 됩니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.
이번 연구는 포항공과대학교 시스템생명공학과 조동우 교수님과 대구한의대학교 이재연 교수님의 공동연구로 수행되었습니다. 저는 조동우 교수님의 지능생산시스템 (Intelligent Manufacturing System; IMS) 소속으로 연구를 수행하였습니다.
IMS 연구실은 3D bioprinting기술과 dECM bioink를 활용하여, 조직/장기 유사체와 장기모사칩을 개발하는 연구를 주력하고 있습니다. 이렇게 제작한 조직/장기 유사체는 조직/장기 재생에 이용하거나, 체내에 이식할 수 있는 인공 장기로 응용할 수 있습니다. 또한, 장기모사칩은 장기 특이적 미세환경이 탑재되어 있어 장기의 기능을 체외에서 구현할 수 있으므로, 각종 질환 메커니즘 연구와 치료 약물을 테스트할 수 있는 플랫폼으로 응용되고 있습니다. 해당 제작 기술들은 기계공학을 기반으로 재료공학, 생명공학 및 의공학 등 다양한 분야의 기술을 융합한 결과입니다.
IMS 연구실에서는 조직공학 및 재생의학 분야에서 선도적 연구를 수행하면서 좋은 성과를 내고 있으며, 지도교수님의 아낌없는 지원과 연구의 자율성 보장으로, 구성원 모두가 독립적인 연구자로 성장할 수 있는 기회를 제공하고 있습니다.
3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
이공계 연구는 기술이 고도화된만큼 기반을 다지고 시간 투자를 해야 새로운 발견을 하게 되고 발전할 수 있는 분야인 것 같습니다. 이를 이루기 위해서는 본인만의 목표의식이나 흥미가 있어야 꾸준한 연구와 성찰을 통해 의미있는 결과를 만들어낼 수 있을 것으로 생각합니다.
저 같은 경우에는 다수의 동기와는 거리가 조금 있다고 생각이 듭니다. 중학교때 다른 친구들과 다름없는 학생이었지만, 어머니는 저에게 틈틈이 흥미로운 신문 기사나 사설이 보이면 가위로 오려 주시고는 했습니다. 그 중 한 기사 제목이 “장기를 프린팅하는 시대가 온다” 라는 기사를 본 적이 있었으며, 그 때부터 저는 이 분야를 접해오면서 흥미를 가졌던 것 같습니다. 중학교 때부터 많은 시간이 흘렀지만, 그 때 생각하던 분야에 몸을 담그게 될 수 있게 되어 기쁘게 생각합니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
조직공학/재생의학은 기존에 없던 학문으로써 융합의 정점에 있는 분야 중 하나입니다. 그런 만큼 다양한 접근법으로 다양한 문제들을 해결 할 수 있지만, 과학자로써 연구를 하기 위해서는 화학, 기계, 생물, 재료 등에 대한 기초적인 이해도가 어느정도 겸비되어야 하며, 무엇보다도 동기가 있어야 장기적인 연구를 가능케 하는 원동력이 되어 중요하다고 봅니다. 또, 다양한 분야가 융합되는 만큼 다양한 과에 친구들이나 인맥이 있으면 크게 도움이 되는 일이 있을 수도 있습니다. 예를 들어, 한 논문에 필요한 실험을 마침 화학과 연구실에서 가능했고, 그 연구실에 친구가 있어 실험을 수월하게 할 수 있었던 경험이 있습니다.
5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
이번 연구는 신장 부분 절제술에 적용될 단백질 형태의 스펀지 구조물을 제작해보았습니다. 하지만, 부분 신절제술은 경우에 종양의 크기에 따라 조직 손실이 크게 발생하는 경우도 있습니다. 이런 경우를 위한 치료법으로 저희는 3D 바이오프린팅 기술을 이용하여 세포를 탑재한 구조체를 여러 제작 조건에서 만들어 이식을 하고, 각 조건에 따른 조직의 수복 능력을 평가할 계획입니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....
통찰력있는 조언을 주시고 면밀히 지도해주시며 저희에게 훌륭한 연구시설, 연구환경 등의 기반을 마련해주신 조동우 교수님께 감사드립니다. 또, 대구한의대학교 이재연 교수님께 본 연구에 필요한 재료와 시약 등을 물심양면으로 제공해주시고, 동물실험의 수술실 마련을 해주시고 어려울 수 있었던 동물수술을 성공적으로 집도해주셔서 감사드립니다. 마지막으로, 제가 하는 일이라면 늘 응원해오셨던 부모님께 감사드립니다. 그리고 재현아 고맙고 결혼 축하한다!
#세포외기질
#신장절제술
#재생의학
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