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

모든 포유류는 혈관내피세포로 둘러싸인 혈관계를 가지고 있습니다. 이는 혈액과 주변 조직 간의 영양소, 노폐물 및 혈액 이동을 조절하고, 응고, 염증 및 혈관형성에 기여합니다. 혈관내피세포의 손상, 질병 또는 노화 세포를 대체하기 위한 특정 세포 메커니즘에 대해서는 많은 논문들이 발표되었지만, 여전히 명확하지 않습니다. 다양한 조직과 세포들이 각각의 특이 줄기세포 또는 전구세포에 의해 유지되는 것으로 알려졌지만, 혈관내피 줄기세포에 대한 증거는 상대적으로 부족한 실정입니다. 수많은 심혈관질환이 비정상적인 혈관내피세포의 존재 및 순환 혈관내피세포의 콜로니 형성 능력과 관련되어 왔지만, 혈관내피 줄기세포/전구세포 개념은 확립되지 않았습니다. 성숙한 혈관을 이용한 클론증식 실험에서 혈관내피세포가 콜로니 형성 능력이 없거나 제한적인 것으로 나타났습니다. 이는 혈관의 성장과 재생이 줄기세포 또는 전구세포 특성을 가진 소수의 혈관내피세포에 의존할 수 있음을 시사합니다. 기존의 연구에서는 포유류의 혈관으로부터 혈관형성 능력이 강한 혈관내피세포 또는 순환 혈액으로부터 일부 혈관내피세포를 식별했었습니다. 다른 연구팀의 보고에 의하면 세포의 DNA에 염색된 Hoechst 33342를 배출하는 세포들의 능력을 이용하여 클론 형성 및 혈관형성 줄기/전구세포와 유사한 특성을 가진 혈관 내피세포를 분리했습니다. 그러나 인간의 혈관 내피 줄기/전구세포에 관해 확인되거나 증명되지 않았습니다. 

최근 몇몇 연구팀에서는 특정 세포 표면 표지인자의 차이 표현을 통해 쥐의 혈관 발달 단계에서 증식능을 가진 미성숙한 혈관내피세포들의 식별을 보고했으나, 인간에서 클론성 재증식 혈관내피세포(clonal repopulating endothelial cells; CRECs)를 위한 표지인자와, CRECs의 고혈관 형성 능력을 유지하는 유전적/후성유전적 기능이 알려지지 않았습니다. 이러한 한계들을 극복하기 위해 본 연구에서는 다학제적으로 접근하였고, 신생 혈관형성 및 손상 후 내피세포 재생에 기여하는 인간 및 쥐 CRECs를 위한 단일 표지인자인 쥐의 Abcg2, 인간의 ABCG2를 선별했습니다. Abcg2TT 마우스를 사용한 계통 추적 모델에서, 신생 마우스에서 AbcCRECs가 다기관에 걸쳐 최대 18개월 동안 혈관 성장 및 유지에 중요한 기여를 확인했습니다. 성체 마우스에서는 AbcCRECs가 지속되며, 손상 후 혈관 유지 및 재생에 참여할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 추가로, 신생아부터 성인까지의 인간 혈관에서도 높은 클론 증식 잠재력과 혈관재생 능력을 갖추고 있는 ABCCRECs를 식별했습니다. 또한, CRECs가 심혈관질환 치료를 위한 대상으로 삼을 수 있는 전사체 및 후성유전학적 특이성을 발견했습니다. 성숙한 혈관내피세포와 비교하여, AbcCRECs는 줄기세포성과 혈관형성과 관련된 전사체 및 유전학적 특징을 가지고 있음을 밝혀냈습니다.

2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.

제가 연구 활동을 하는 인디애나 의과대학은 인디애나 주의 주도인 인디애나폴리스에 자리 잡고 있으며, 미국에서 가장 큰 의과대학 중 하나미여, 매년 U.S. News & World Report에서 최고 의과대학으로 선정되는 대학입니다. Blue Ridge Institute for Medical Research에 의하면, 2023년 NIH에서 모든 공립 의과대학 중 13위에 해당하는 자금을 받았습니다.

혈관내피세포 연구 분야의 세계적 석학인 Dr. Mervin C. Yoder 교수님의 지도 아래에서 본 연구를 진행했으나, 교수님의 은퇴로 인해 Dr. Michael P. Murphy 교수님의 연구실로 옮겨서 이어서 연구하였고, 7년 만에 빛을 보게 되었습니다. Dr. Murphy 교수님은 혈관 수술 전문의이자 Cryptic Masons Medical Research Foundation의 기관장으로 혈관의 재생과 줄기세포를 이용한 치료 연구 및 지원을 하고 있으며, 실제로 병원 현장에서 세포치료제 임상시험을 진행하고 있습니다.

3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

Dr. Yoder 교수님의 은퇴로 연구팀원들이 각자 다른 곳으로 이동한 상황이었기 때문에 연구에 많은 어려움을 겪었습니다. 특히, Circulation 논문 투고 후 리비전 실험에만 1년 이상 소요했고, 3명의 리뷰어들로부터 받은 세밀한 질문과 3차례에 걸친 리비전에 대응하는 것이 매우 어려웠습니다. 그러나 이를 통해 우리의 연구 결과가 더욱 발전되었고, 마침내 해냈다는 성취감과 보람을 느낄 수 있었습니다. 본 연구가 세포치료제 개발에 있어 조금이나마 실질적인 도움이 되길 바랍니다.

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

이 분야로 진학하려는 후배님들께서는 항상 새로운 것을 배우고 받아들일 줄 아는 겸손한 마음가짐을 유지하셨으면 합니다. 끈기와 인내, 꾸준한 노력과 열정도 중요하며 무엇보다도 지치거나 힘들 때 극복할 수 있는 강인한 정신력이 필요한 것 같습니다. 해외 유학을 준비하시는 분들께서는 철저히 계획을 수립하고 의도하지 않은 상황들에 대비하시기를 바랍니다. 특히, 가족 동반 해외생활은 절대 쉽지 않습니다. 낯선 환경에서 새로 시작하는 배우자와 자녀들의 어려움도 이해하셔야 합니다. 연구실 선택에 있어서는 거듭 신중을 다하시기를 바랍니다. 협동 연구를 많이 하므로 사람들과의 원만한 관계를 잘 유지하는 것이 중요합니다. PI와 팀원과 본인의 성향이 다르면 매우 힘들거나 관계가 소홀해지면 지망한 연구실에서 연구하기 힘들고, 옮기는 것도 힘들기 때문에 유학 전에 많은 조사와 인터뷰를 하시기를 바랍니다.

5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

본 논문에서 새롭게 밝힌 바이오마커인 ABCG2는 in vivo 및 in vitro 에서 고증식형 혈관내피세포에 특이적으로 표지됨으로써, 혈관내피세포 배양 및 분화 조건의 개선을 용이하게 할 수 있습니다. 이는 혈관질환에 의해 발생하는 관련 질환을 위한 세포치료제 개발에 있어서 매우 용이합니다. 이와 관련하여 연구비 신청과 논문을 계획하고 있습니다. 연구실 내, 기관 내에서 진행 중인 다양한 공동 연구들에서 유의미한 결과를 얻고, 우수한 저널에 발표하고 싶습니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....

2년 만에 다시 한빛사를 통해 감사의 인사를 전할 수 있어서 영광입니다. 연구 활동을 시작한 지 16년이 흐른 현재, 연구실의 선배님들처럼 Circulation 저널에 연구 결과를 게재했습니다. 그때부터 꿈이자 목표였던 저널에 게재되어서 정말 기쁩니다.

2007년 겨울 어느 날, 줄기세포에 대한 호기심 하나로 정형민 교수님 연구실에 찾아갔었고, 아무것도 모르는 저에게 기회를 주신 교수님께 감사합니다. Chung’s Lab.의 교수님들, 박사님들, 후배님들, 연구원 선생님들께 감사의 인사를 드립니다. 은퇴 후에도 지속적인 멘토링과 항상 격려해 주시고 힘이 되어주는 Dr. Mervin C. Yoder 교수님께 감사한 마음을 전합니다. 뉴욕으로 옮겨 연구하고 있는 친구 Yang Lin, 일본에서 환자 치료하면서 연구하는 Kimihiko Banno 선생님 감사합니다. 현재는 타주에서 활동하는 유진삼 박사님, 구대현 교수님, 김형극 박사님, 박은영 박사님 감사합니다. 같은 건물에서 일하며 서로 위로와 도움을 주는 정성한 박사가 있어 큰 힘이 됩니다. 항상 걱정과 호기심이 많은 송권식 박사 덕분에 즐겁습니다. 모르는 것이 있을 때마다 물어보면 명쾌한 해법을 알려주시는 박양신 박사님 감사합니다. 특히, 항상 잊지 않고 안부를 물어봐주고 걱정해주는 이원영 박사님, 김주미 박사님, 정아라 예비박사님 감사합니다. 22년째 친동생처럼 챙겨주고 응원해 주는 백옥현 예비박사님께 감사의 인사를 드리며, 청소년 문화예술 분야에서 최고 전문가가 되기를 진심으로 응원합니다.

미국에서 연구 생활하면서 친한 지인들의 경조사를 함께 하지 못해서 항상 미안한 마음이었습니다. 마음으로는 항상 함께했다고 전하고 싶습니다.

특히, 먼 미국에서 같이 동고동락하며 살아가는 사랑하는 내 가족들, 한국에서 무한한 사랑과 응원을 보내주시는 양가 부모님들께 감사함과 죄송한 마음을 전합니다.