한빛사 인터뷰
- 등록2024-12-02
- 조회1,182
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
오가노이드는 줄기세포로부터 자가조직화를 통해 실제 장기와 유사한 기능을 수행하는 3차원 세포 구조체로, 인간 장기 발달 연구, 질병 모델링, 재생치료제 개발에서 중요한 도구로 자리 잡아왔습니다. 하지만 오가노이드 연구가 직면한 비균질성과 낮은 재현성 문제는 대량생산을 어렵게 하고, 재생치료제 개발, 임상 시험 검증 및 신약 개발 과정에서의 활용을 제한해왔습니다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 나노섬유로 구현된 3차원 멤브레인 기반의 유니맷 플랫폼을 개발하였습니다. 유니맷은 오가노이드가 균일하게 형성될 수 있는 구조적 환경을 제공함과 동시에, 물질투과성을 통해 영양분과 분화 인자를 효과적으로 전달하여 오가노이드의 분화와 성숙을 지원하도록 설계되었습니다.
울산과학기술원 박태은 교수님 연구팀과의 협력을 통해, 인간 유도만능줄기세포로부터 네프론 구조와 혈관이 포함된 신장 오가노이드를 일관된 품질로 생산하는 데 성공하였습니다. 또한, 생산 효율을 크게 개선하였고, 이를 기반으로 다낭성 신장 질환 모델을 구축하여 질병 모델링과 약물 평가에서의 활용 가능성을 검증하였습니다.
이번 연구는 오가노이드의 품질 확보와 대량 생산 문제를 동시에 해결함으로써, 오가노이드 기반 질병 모델링, 약물 테스트, 재생치료제 개발 등의 연구개발을 가속화할 수 있을 뿐만 아니라, 최근 각광받고 있는 동물대체시험법(FDA Modernization Act 2.0) 개발에도 기여할 수 있을 것으로 기대됩니다. 유니맷은 오가노이드 연구의 한계를 극복하고, 임상 및 제약 산업에서 실질적인 활용 가능성을 확장할 수 있는 핵심 기반 기술로 자리 잡을 것으로 보입니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.
저는 포항공과대학교(POSTECH) 기계공학과 김동성 교수님의 재료가공 및 통합 바이오 시스템 연구실 (https://www.mib-postech.com)에서 이번 연구를 진행하였습니다.
재료가공 및 통합 바이오 시스템 연구실은 고분자와 하이드로젤 등 다양한 재료를 성형할 수 있는 가공 기술을 개발하고, 이를 바탕으로 재료에 나노/마이크로패턴, 나노섬유, 초박막, 3차원 구조 등과 같은 다양한 기능성 구조를 부여하는 연구를 수행합니다. 이러한 기능성 구조를 활용하여 조직공학 및 신약 평가를 위한 인공 조직과 장기를 제작하는 데 중점을 두고 있습니다.
재료 가공 기술과 바이오 기술을 융합하여 기계공학적 생산 및 제조 지식과 바이오 지식을 결합한 융합 연구를 수행하며, 학제 간 시너지를 창출하는 연구실입니다. 이번 연구에서도 이러한 융합적 접근을 바탕으로 유니맷 플랫폼 개발과 오가노이드 연구를 성공적으로 진행할 수 있었습니다.
3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
연구 활동을 하면서 가장 크게 느끼는 점은, 제가 하는 연구가 단순히 학문적 호기심을 채우는 데 그치지 않고, 실제로 사회적 문제를 해결하거나 사람들의 삶에 기여할 가능성이 있다는 점입니다. 특히, 오가노이드와 같은 첨단 생명과학 기술은 질병 치료, 신약 개발, 동물대체시험법 등 다양한 분야에서 큰 변화를 일으킬 수 있는 잠재력을 가지고 있어 이러한 연구에 참여하고 있다는 사실이 항상 보람으로 다가옵니다.
또한, 학제 간 융합 연구를 통해 다양한 배경과 전문성을 가진 연구자들과 협력하면서 새로운 아이디어와 접근 방식을 접할 수 있다는 점도 매우 흥미롭습니다. 이를 통해 단순히 한 분야에 국한되지 않고, 여러 학문적 관점을 결합하여 더 창의적이고 효과적인 문제 해결 방안을 찾아낼 수 있다는 점에 자부심을 느낍니다.
무엇보다도, 연구를 통해 작게는 실험 하나의 성공에서부터 크게는 새로운 기술 개발이나 연구 성과가 실제로 적용되는 순간까지, 그 과정에서의 모든 경험이 저에게는 큰 성취감과 동기를 부여합니다. 특히 이번 연구처럼 반복된 시행착오 끝에 의미 있는 성과를 얻었을 때 느끼는 보람은 무엇과도 바꿀 수 없는 경험이라고 생각합니다. 앞으로도 이러한 경험을 바탕으로 학문과 산업, 그리고 사회적 기여를 연결할 수 있는 연구를 이어가고 싶습니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
이 분야에 관심을 가지고 진학하거나 연구를 시작하려는 분들께 강조하고 싶은 점은, 다양한 학문적 배경을 융합하는 능력과 주도적인 연구 태도를 갖추는 것입니다. 생명과학, 재료공학, 기계공학 등이 융합된 분야이기 때문에, 단일 전공의 전문성만으로는 한계에 부딪힐 수 있습니다. 따라서 자신의 전공에 대한 깊이 있는 이해를 바탕으로, 관련 분야의 기본 개념과 기술을 배우려는 노력이 중요합니다. 예를 들어, 기계공학 전공자는 생명과학의 세포 배양 기술이나 조직공학의 기본 원리를, 생명과학 전공자는 공학적 제조 기술과 설계 원리를 배우는 것이 큰 도움이 될 것입니다.
5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
계속해서 진행했던 연구를 확장하고 심화하는 데 주력할 계획입니다. 특히, 머신러닝 기반 기술을 활용하여 오가노이드 연구의 정밀성과 효율성을 높이는 방안을 탐구하고자 합니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....
먼저, 연구에 몰두할 수 있도록 아낌없이 지원해 주신 김동성 교수님께 깊이 감사드립니다. 또한, 실험과 논문 작성 과정에서 함께 노력해 주신 공동 저자 및 교신 저자인 임현지님과 박태은 교수님께도 진심으로 감사의 말씀을 드립니다. 더불어, 재료가공 및 통합 바이오 시스템 연구실의 모든 구성원들에게도 감사의 마음을 전합니다.
끝으로, 늘 응원과 힘이 되어 주는 우리 가족 김종채, 박금숙, 김윤환, 그리고 제가 사랑하는 모든 분들께 진심 어린 감사의 인사를 드립니다.
#오가노이드
# 오가노이드 생산
# 나노섬유
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