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

AAV (Adeno-Associated Virus)는 유전자 치료를 위한 임상 및 동물 모델에서 가장 널리 사용되는 유전자 전달 벡터입니다. AAV는 자연적으로 인간에게 질병을 유발하지 않으며, 다른 바이러스 벡터에 비해 면역 반응이 상대적으로 적어 높은 안전성을 갖추고 있습니다. 또한, AAV는 비분열 세포에서도 장기간 유전자 발현이 가능하며, 다양한 serotype에 따라 특정 조직 (간, 뇌, 근육, 망막 등) 및 특정 세포 타입을 선택적으로 타겟팅할 수 있습니다. 이러한 특성을 바탕으로 최근 미국 FDA는 난치성 유전 질환에 대한 AAV 기반 치료제의 상업화 승인을 매년 내어주고 있습니다. 더불어 정밀 의학과 개인 맞춤형 치료 기술에 대한 관심이 높아지면서, 만성 퇴행성 질환, 암 치료 등 다양한 분야로 확대되어 활발히 연구 및 개발되고 있습니다.
현재까지 많은 간 표적 AAV 유전자 치료제 임상시험이 이루어져 왔음에도 불구하고, 실제 사람 간에서 AAV의 serotype에 따른 transduction은 거의 알려져 있는 부분이 없었습니다. 이에, 저의 연구는 기증 받은 사람 간을 체외에서 장기간 유지하는 시스템을 확립하고, 간 구성 세포에서 다양한 AAV serotype의 transduction을 분석하였습니다. 이를 통해 실제 임상에서 지방간 여부 및 간 질환 종류에 따라 최적의 AAV serotype을 선택할 수 있는 정보를 제공하였습니다. 향후에는 저희의 사람 간 분석 시스템을 활용해, 특정 세포타입을 타겟팅 할 수 있는 새로운 AAV serotype을 찾아내고 이를 유전자 치료제 개발 연구로 확장할 계획입니다.
이 프로젝트를 진행하며 가장 어려웠던 점은 체외에서 사람 간이 장기간 기능을 유지하도록 시스템을 최적화하는 과정이었습니다. 당시에 참고할 만한 기존 연구가 거의 없어 간이식외과 및 여러 임상 교수님들과 많은 토론을 거쳤고, 시행 착오를 겪어야 했습니다. 또한, 개인적으로는 비용, 노력, 시간이 많이 드는 대규모 프로젝트를 맡게 되면서 상당한 부담을 느끼기도 했습니다만, 남들이 시도하지 않았던 시스템을 새롭게 구축하고, 이를 통해 분야에 큰 임팩트를 줄 수 있으리란 기대에 그 과정이 즐겁기도 했습니다. 돌아봤을 때 크게 얻은 것이 있다면, 대규모 프로젝트를 무사히 마친 경험을 통해 앞으로 어떤 어려운 프로젝트라도 해낼 수 있다는 자신감을 갖게 된 것입니다. 특히, 단순히 기존 연구 기술을 응용하는 수준 이상으로, 새로운 어려운 문제를 해결할 능력과 협업의 중요성을 더욱 느끼게 해준 계기가 되었습니다.

2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.

저는 University of California San Francisco (UCSF)의 Willenbring 교수님 연구실에서 포스트닥으로 근무하고 있습니다. 본 연구실은 오랜 기간 간 재생과 간 질환에 관련된 기초 연구 및 치료 응용 개발 연구를 발표해 왔습니다. 특히, 2016년 Cell Stem Cell 지에 마우스 간 섬유화를 치료할 수 있는 AAV 기반 유전자 치료 연구 (Rezvani et al.)를 발표한 이후, 꾸준히 AAV를 활용한 간 질환 치료 연구를 주요 연구 방향으로 이어오고 있습니다.
UCSF는 세계적으로 손꼽히는 의학 연구 대학인 만큼, 뛰어난 연구 인프라와 공동연구 네트워크를 갖추고 있습니다. 병원에서는 세포 및 유전자 치료 관련해 도전적인 임상시험을 활발히 하고 있어 혁신적인 치료결과를 선도적으로 발표하고, 연구실에서는 유전자 치료 기술을 기초부터 다각도로 다루며 큰 임팩트의 연구들을 발표하고 있습니다. 이런 환경 덕분에 유전자 치료제와 같은 도전적인 연구 분야가 많은 지원을 받을 수 있는 최적의 연구 환경이 조성되어 있습니다.

3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

유전자 치료라는 연구분야는 본질적으로 환자들에게 실질적인 도움을 주는 최전선에 있는 연구라고 생각합니다. 저는 포스트닥 중에 캘리포니아 주정부에서 지원하는 CIRM 펠로우십을 수행하며, 실제 유전자 치료를 받은 난치성 유전 질환 환자들을 직접 만날 기회가 있었습니다. 극심한 불편함을 겪거나 시한부와 다름없는 삶을 살아왔던 환자들이 유전자 치료를 마지막 희망으로 여기며 치료를 받은 후 비약적인 개선을 경험한 사례들을 들으며 많은 것을 느낄 수 있었습니다. 특히, 태어나자마자 생사의 고비를 여러 번 넘겨야 했던 SCID 환자가 유전자 치료를 성공적으로 받고 무럭무럭 건강한 어린이로 자라, 마침내 가족과 함께 놀이 동산에 다닐 수 있게 된 모습을 보면서 깊은 감동을 받았던 기억이 납니다. 이 때 평소 연구실에서 수행하는 연구가 단순히 학문적 탐구를 넘어, 실제 환자들에게 새로운 삶과 희망을 줄 수 있다는 점을 크게 실감하였고, 보다 의미있는 연구로 기여하고 싶다는 강한 동기부여가 되기도 했습니다.

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

유전자 치료제는 임상적으로 활용된 역사가 길지 않으며, 빠르게 발전하는 분야인 만큼 치료 효율과 안전성 개선 연구가 지속적으로 이루어지고 있고, 다양한 난치성 만성 질환 및 암 치료에도 적용이 시도되고 있습니다. 또한, 전 세계적으로 많은 연구와 임상시험이 경쟁적으로 진행되고 있으며, 혁신적인 아이디어를 활용한 스타트업에 대한 투자도 활발히 되고 있습니다. 이러한 점을 고려할 때, 이 분야로 진출을 고민하는 분들은 분자생물학, 바이러스학 뿐만 아니라 면역학, 생물정보학, 단백질 공학 등 다양한 분야와의 융합을 염두에 두고, 넓은 시야를 바탕으로 다양한 기법을 접목하는 연구를 하는 것이 도움이 될 것이라 생각합니다.
또한, 유전자 치료제는 현재 매우 많은 관심을 받고 있는 분야인 만큼, 학계 뿐만 아니라 바이오텍 스타트업, 제약회사 등 다양한 커리어 옵션이 열려 있습니다. 따라서 본인의 연구가 실질적으로 적용될 가능성을 고려하며 연구실을 선택하고, 창의적인 연구 주제에 대해 도전적인 자세로 임하면 커리어적으로도 좋은 기회를 잡을 수 있으리라 생각합니다.

5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

현재 한국 정부는 유전자 치료 연구에 대해 학계 및 기업에 적극적인 지원을 하고 있습니다. 이러한 환경 속에서 저의 연구 경험을 살려 제 아이디어를 확장하여 더욱 재미있는 연구 주제를 탐색하고자, 한국의 대학에서 연구를 지속할 기회를 얻길 바라고 있습니다. 구체적으로, 향후 AAV capsid engineering을 활용하여 새로운 유전자 치료법을 개발하고, 궁극적으로 연구실에서의 연구가 임상으로 이어져 실제 치료로 이어질 수 있도록 노력할 계획입니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....

2019년, 아름다운 샌프란시스코에 와서 풍족한 연구환경을 갖춘 기관에서 뛰어난 연구자들과 일을 하게 되면서 가졌던 설렘과 기대감이 아직도 생생합니다. 물론, 연구와 논문 출판 과정이 쉽게 흘러가진 않았지만, 흥미로운 연구주제를 가지고 깊게 파고들며 더 나은 연구자로 성장할 수 있었던 뜻깊고 즐거운 기회였다는 생각을 합니다. 이 과정에서 저에게 많은 배움의 기회를 주신 Willenbring 교수님과 직접적으로 함께 연구를 해왔던 동료들, 특히 Simone과 Pervin에게 감사한 마음이 큽니다.
그리고 무엇보다 UCSF에서 포스트닥으로 함께하며 가장 든든한 힘이 되어준 아내 이진영 박사 덕분에, 모든 힘든 시기를 버텨내며 끝까지 마무리 할 수 있었습니다. 더불어 언제나 연구자의 길을 응원해 주신 아버지와, 항상 지켜보고 계실 어머니께 깊은 감사의 마음을 전합니다.