한빛사 인터뷰
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
염증성 장 질환 (Inflammatory bowel disease, IBD)은 만성 질환으로 현재까지 완치가 불가능한 질병입니다. WHO에 따르면 10만명 중 75명 이상이 IBD로 사망한다고 하며 2015년 미국 Centers for Disease Control and Prevention (CDC) 보고서에 의하면 미국 성인의 1.3%가 IBD 진단받은 것으로 나타났습니다. 일반적으로 약물 치료를 통해 증상을 경감시키며, 심각한 경우 병변 부위를 직접 절제하는 방식으로 치료가 진행됩니다. 하지만 절제 수술 후 소화 기관이 짧아져 소화 능력이 저하되고 재발 가능성이 있어 지속적인 약물 복용이 필요합니다. 이러한 한계로 인해 IBD를 치료할 새로운 기술을 요구되고 있습니다.
세계적인 연구자들은 장 오가노이드를 동물의 장에 이식하여 세포치료제로 활용하려는 시도를 지속하고 있습니다. 장 손상 혹은 염증 모델에 이식된 세포들은 동물의 장에 성공적으로 이식되어 재생 효과를 보이고 장의 기능을 회복하는 괄목할 만한 성과를 보이고 있습니다. 해당 연구들은 장 질환 치료를 위한 새로운 치료법의 탄생을 예고하고 있습니다.
그러나, 장 오가노이드를 배양하는 과정에서 반드시 해결해야 할 장벽이 있으며 바로, 동물로부터 유래된 이종유래 물질의 사용입니다. 재생 치료제로 활용되기 위해서는 줄기세포 치료제를 만드는 과정에서 이종 유래 물질을 배제해야 하지만, 기존의 장 오가노이드를 배양법은 모두 매트리젤 (Matrigel) 혹은 영양 보조 세포 (feeder cell)를 필수적으로 요구하고 있습니다.
본 연구진은 이러한 이종 유래 물질을 배제하고 장 줄기세포를 2차원으로 대량 배양할 수 있는 화학적으로 규명된 고분자를 개발하였습니다. 새롭게 개발된 고분자 표면을 XF-DISC (Xenogeneic-Free Disc for Intestinal Stem Cell)라고 명명하였고, 해당 고분자에서 장 줄기세포의 대량 배양, 장기 배양, 동결 보관이 가능함을 검증하였습니다. 또한 쥐를 활용한 장 상피 손상, 장 염증 모델에 XF-DISC에서 배양한 장 줄기세포를 이식할 경우 성공적으로 재생 효과를 보이며 장의 기능을 회복함을 확인하였습니다. 이 연구는 장 질환 치료를 위한 세포치료제 개발에서 큰 장애물로 작용했던 이종 유래 물질의 사용을 완전히 배제함으로써, 재생 치료의 실용화를 한층 더 앞당길 것으로 기대됩니다.
[XF-DISC 를 활용한 인간 장 줄기세포 배양 플랫폼 및 특성]
최근 장 오가노이드 배양을 기반으로 한 질병 모델링 및 기전 연구가 지속적으로 확장되고 있습니다. 예를 들어, Organ-on-chip 기술을 활용해 미세 환경을 정밀하게 조절하는 방식, Assembloid를 이용해 오가노이드를 고도화하는 방식, Microwell을 적용해 자동화 및 약물 스크리닝에 활용하는 방식, Decellularized organ에 재이식하여 인공 장기를 제작하는 방식 등이 있습니다. 이번 XF-DISC 연구를 기반으로, 저희 연구실 또한 장 줄기세포 및 오가노이드 연구를 확장하고 있으며, 여러 흥미로운 연구 주제들을 진행 중입니다. 진행중인 연구들에 대해서도 추후에 자세히 소개해드리겠습니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.
한국과학기술원 (KAIST) 생명화학공학과의 임성갑 교수님 연구실과 한국생명공학연구원 (KRIBB) 줄기세포융합연구센터 손미영 박사님 팀 공동으로 연구를 진행했습니다.
제가 소속된 KAIST 임성갑 교수님 연구실은 개시제를 통한 화학기상 증착 (iCVD) 기술을 바탕으로 고분자 박막을 합성하며, 이를 통해 세포와 표면 간의 상호 작용을 조절하는 연구를 수행 중입니다. 신경줄기세포 배양, 암 스페로이드 배양, 세포 시트, 만능 줄기세포 배양 등을 위한 고분자 표면 기술을 개발한 바가 있으며 최근에는 장 오가노이드 및 장 줄기세포로 연구로 확장해 나가고 있습니다.
임성갑 교수님과 손미영 박사님을 중심으로 권오만 박사님, 이하나 박사님을 포함한 뛰어난 연구진들이 각 기관의 장점을 극대화하며 책임감을 가지고 협업 프로젝트를 수행해 나가고 있습니다. 연구에 대한 열정이 넘치고 분야가 다름에도 적극적으로 소통하고 협력하는 환경이 특징이라고 할 수 있습니다.
[왼쪽부터 KAIST 임성갑 교수, KAIST 박성현 박사과정생, KRIBB 권오만 박사, KRIBB 이하나 박사, KRIBB 손미영 박사]
3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
제가 하고 있는 연구가 염증성 장 질환 환자분들에게 도움이 될 수 있다는 마음으로 연구에 최선을 다하고 있습니다. 과학적이고 공학적인 접근을 통해서 세상에 이바지하고 있다는 점에서 매우 뜻 깊고 뿌듯하며, 앞으로도 더욱 열정적이고 진지한 자세로 연구에 임할 것입니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
‘편안함은 독이고 불편함은 약이다’ 라는 이야기를 남기고 싶습니다. 원하는 성과나 목표는 내 발 밑에 툭 떨어지는 것은 절대 아니라는 것을 학위 과정을 통해 느꼈습니다. 누구나 원하는 큰 성취는 절대로 당연한 것이 아니며, 그 성취를 원한다면 그에 상응하는 노력과 고통을 겪어내야 한다는 것을 인지하신다면 분명히 도움이 될 것이라고 믿습니다.
5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
이종 유래 물질 없이 장 줄기세포를 배양할 수 있는 XF-DISC 플랫폼의 확장을 시도하고 있습니다. 최근에는 세포치료제의 고도화를 위해 mesenchyme을 활용한 연구를 적극적으로 진행하고 있습니다. 해당 연구는 2025년에 한빛사에서 자세하게 소개드릴 수 있도록 하겠습니다. 추가적으로 약물 스크리닝과 질병 모델링을 위한 장 오가노이드 배양 시스템을 구축하고 있습니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....
연구에 도움을 주신 모든 분들께 감사하다는 인사를 드리고 싶습니다. 혼자 진행했다면 결코 좋은 결과를 맺지 못했을 것이며, 모두 훌륭하고 열정적인 분들이 함께 해주었기에 가능했다고 생각합니다.
먼저, 제가 연구자로 성장할 수 있도록 학위 기간 동안 끊임없이 지도해주시고 좋은 연구 환경을 만들어 주신 임성갑 교수님께 감사드립니다. 분야가 다름에도 이해해주시고 기다려 주시고 도움을 아낌없이 주셨던 손미영 박사님, 권오만 박사님, 이하나 박사님께도 깊은 감사의 인사를 전합니다.
이번 연구에 중요한 데이터를 제공해주신 한국생명공학연구원의 김대수 박사님, 이수기 박사님, 한국표준과학연구원의 이태걸 박사님, 손진경 박사님, 이선영 박사님 모두 감사드립니다. 또한 환자의 샘플을 제공해주시고 도움 주신 연세대 의대 임진홍 교수님, 차의대 유종만 교수님, 오가노이드 사이언스의 이경진 박사님, 김용일 박사님께도 감사의 인사를 전합니다.
실험 진행에 도움을 주신 한국생명공학연구원의 유원동 선생님, 허유빈 선생님, 박소희 선생님, 손나은 선생님, 전소정 선생님께도 모두 감사드립니다. 또한, 연구실에 처음 들어와 부족했을 실험의 기본기를 챙겨 주신 조영학 박사님, 같이 연구실 생활을 하며 동고동락하고 있는 제민이, 성현(윤)이, 상유, 민경이 모두 감사드립니다.
논문 성과를 정리해주시고 인터뷰 기회를 주신 한빛사 관계자분들께도 감사의 인사를 올립니다. 앞으로 계속해서 성장하고 기대되는 연구자가 될 수 있도록 최선을 다할 것임을 다짐하며 인터뷰를 맺음 하고자 합니다. 다시 한번 도움주신 모든 분들께 감사드립니다.
#Polymer thin film
# Intestinal organoid
# Tissue engineering
관련 링크
연구자 키워드
연구자 ID
관련분야 연구자보기
소속기관 논문보기
관련분야 논문보기