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

이번 연구는 타액선(침샘) 섬유화를 완화할 수 있는 CD9 세포외소포 (Extracellular Vesicles, EVs)에 대한 연구로, 화학적으로 재프로그래밍하여 무혈청 배양한 타액선 기저 선조세포(Basal Progenitors)에서 유래한 EVs의 치료적 가능성을 제시하였습니다.

세포외소포(EVs)는 세포 간 신호전달 및 조직 재생에서 중요한 역할을 하며, 특히 CD9 같은 특정 표지 단백질을 가진 EVs는 조직 복구 및 면역조절 기능을 강화할 가능성이 있습니다.

최근 EVs는 자가면역 질환, 암 치료, 항노화 연구 등 다양한 의료 분야에서 혁신적인 치료 옵션으로 주목받고 있으며, 줄기세포 유래 EVs를 활용한 조직 재생 연구는 지속적으로 성장하는 분야입니다. 특히, 방사선 치료 후 타액선 손상과 같은 문제를 해결할 수 있는 혁신적 접근법으로 기대되고 있습니다.

앞으로는 환자 맞춤형 EV 치료제 개발 및 대량 생산 기술이 발전할 것으로 예상되며, 이를 통해 재생의학, 조직공학, 바이오 치료제 등의 분야에서 큰 변화를 이끌 것으로 전망됩니다.

특히 본 연구에서 제시한 CD9 EVs의 치료적 기전을 바탕으로, 유효 성분을 활용한 인공 엑소좀(Artificial Exosome) 합성 연구를 진행할 계획입니다. 이를 통해 보다 정밀한 타겟 치료가 가능하도록 설계된 차세대 EV 기반 치료제를 개발하고, 미세유체 기반의 대량 생산 시스템을 적용하여 임상 적용 가능성을 높이는 것이 목표입니다.

2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.

본 연구는 연세대학교 의과대학과 공과대학의 융합 연구로 진행되었으며, 특히 연세대학교 공과대학의 기계공학부 정효일 교수 (바이오칩 연구실)와 의과대학의 임재열 교수 (타액선 줄기세포 및 엑소좀 연구실 연구팀)가 협력하였습니다. 본 과제는 바이오. 의료기술개발(R&D) 사업의 성과물로 공동연구팀과의 협업을 통해 미세유체 기반 EV 분리 기술을 적용하여 치료 효과를 검증하였습니다.

 정효일 교수
연세대학교 바이오칩 연구실(Biochip Laboratory)은 미세유체공학과 인공지능 및 센싱을 융합하여 차세대 진단 및 치료 플랫폼을 개발하는 연구실입니다. 바이오칩 기술을 활용하여 질병의 조기 진단을 연구해 왔고, 최근 미세유체 공학의 고도화된 기술을 바탕으로 엑소좀 및 나노입자 합성 등 다양한 질환 및 분야에서 정밀 치료가 가능하게 하는 혁신적인 연구를 수행하고 있습니다. 최근 AI 기반 데이터 분석 기술을 접목하여 더 정밀하고 빠른 바이오마커 분석을 실현하고 있으며, 이를 통해 개인 맞춤형 치료를 위한 새로운 패러다임을 제시하고 있습니다. 공학, 생명과학, 나노공학, 의료 등 융합연구에 관심이 많고, 산업 및 임상 응용연구에 관심이 많은 창의적인 연구 환경에서 학생들이 적극적으로 아이디어를 제안하고 실험을 설계할 수 있는 장점이 있습니다. 이러한 개발 연구가 실용화될 수 있도록 협력기업인 ㈜더다봄은 미세유체기술, 재생의학 등 다양한 융합 기술을 활용하여 차세대 치료제 개발에 기여하고 있습니다.

 임재열 교수
연세대학교 의과대학 타액선 줄기세포 및 엑소좀 연구실 (SRC, Salivary gland stem cell exosome Research Center)은 줄기세포, 오가노이드, 세포공학, 재생의학 등 다양한 분야의 국가 연구과제를 수행하고 있습니다. 이미 구축된실험 기반을 통해 연구원들은 여러 과제를 진행하며 새로운 분야에 대한 교육과 실험을 진행할 수 있으며 이를 바탕으로 개인의 성장과 발전을 도모할 수 있습니다.. 국내 최고 시설을 자랑하는 에비슨 의생명연구센터내 위치하고 있으며, 병원 및 연구시설은 의료서비스 국제안전기준인 JCI 인증을 획득하였으며, SPF animal facility를 비롯 연구에 필요한 최신 연구장비 및 공동기기가 다수 구비되어 있으며 쾌적한 환경에서 연구에 매진할 수 있습니다. 또한 연세대, 한양대, KAIST 그리고 세포치료제 및 바이오 의약품 생산 및 시험을 위한 바이오 기업들과 연계한 공동연구 또한 활발히 진행하고 있어 중요한 생명과학 분야를 접하면서 다양한 진로를 모색하는데 큰 밑거름이 될 것입니다.

3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

 정효일 교수
연구를 하면서 가장 보람을 느끼는 순간은 새로운 기술이 실제 산업 및 의료 환경에 적용될 가능성을 발견할 때입니다. 단순히 논문을 발표하는 것에 그치는 것이 아니라, 산업 및 의료 등에 실질적인 도움을 줄 수 있는 연구를 하고 있다는 점이 큰 동기부여가 됩니다.

특히, 세포외소포(Extracellular Vesicles, EVs) 연구는 기존의 치료 방식으로 해결하기 어려운 질병에 새로운 해결책을 제시할 가능성이 있는 분야입니다. 이번 연구에서 CD9-풍부한 EVs를 활용한 타액선 섬유화 치료라는 새로운 개념을 제시했는데, 이러한 접근법이 임상적으로 적용될 가능성을 확인하고 발전시켜 나가는 과정 자체가 매우 의미 있다고 생각합니다.

또한, 연구를 진행하면서 다양한 분야의 전문가들과 협력하는 과정에서 학문 간 융합이 얼마나 중요한지 실감합니다. 미세유체공학, 바이오센서, 인공지능(AI) 등의 기술이 바이오 연구와 결합되면서 더 정밀하고 효과적인 진단 및 치료 방법이 개발될 수 있다는 점에서 큰 자부심을 느낍니다.

무엇보다도, 후배 연구자들이 새로운 아이디어를 가지고 도전하고, 이를 실현할 수 있도록 지도하는 과정에서 가장 큰 보람을 느낍니다. 연구는 혼자 하는 것이 아니라, 함께하는 과정에서 더욱 발전할 수 있기에 좋은 연구 환경을 만들고, 연구자들이 자유롭게 도전할 수 있도록 돕는 것이 중요한 역할이라고 생각합니다.

마지막으로, 연구를 진행하면서 가장 중요하게 여기는 가치는 실용성과 지속 가능성입니다. 연구실에서 개발하는 기술이 논문으로만 끝나는 것이 아니라, 실제 산업 및 의료 환경에서 활용될 수 있도록 발전시키는 것이 궁극적인 목표입니다. 이러한 목표를 향해 연구실에서 계속해서 혁신적인 연구를 수행해 나갈 계획입니다.

 임재열 교수
연구를 하면서 가장 보람을 느끼는 순간은 기존의 한계를 넘어서 새로운 치료 전략을 제시할 수 있을 때입니다. 특히, 이번 연구에서 그러한 지점은 세포의 화신이라고도 일컫는 세포외소포(EVs)를 분비능 또는 기능이 좋은 세포에서 얻기 위하여 기존에 널리 사용되던 중간엽 줄기세포가 아닌 타액선의 이중 세포층과 줄기세포 틈새환경을 고려할 때 더 적합할 수 있다고 생각된 타액선 기저 선조세포에서 무혈청 배양을 통하여 얻게 된 것입니다. 랩미팅에서 박사와 학생들이 2차원 배양으로 상피성 줄기 또는 선조세포를 키울 수 있다는 가설을 제시하였을 때, 3차원 배양과 다르게 더 균질하고 분화되지 않은 세포들을 무혈청 더 나아가 규명된 배양이 가능할 수 있다는 점이 임상의학자의 입장에서는 큰 매력으로 다가왔으며, 그렇게 배양된 세포에서 얻어진 EVs가 공교롭게도CD9이 풍부하였고, 타액선 섬유화 모델에 처리하였을 때, 타액선의 기능적 치유 및 완화라는 새로운 개념을 제시했다는 점에서 큰 의미를 두고 있습니다.

EV 연구는 최근 빠르게 발전하고 있으며, 기존 줄기세포 치료의 한계를 극복할 수 있는 차세대 치료제로 주목받고 있습니다. 저희 연구실에서는 EVs의 치료적 기능을 극대화할 수 있는 기술을 개발하는 데 집중하고 있으며, 이번 연구를 통해 타액선 재생을 위한 새로운 패러다임을 제시할 수 있었다고 생각합니다.

또한, 연구를 진행하면서 생명과학, 나노기술, 미세유체공학, 인공지능(AI) 등의 융합이 얼마나 강력한 시너지를 만들어낼 수 있는지 실감했습니다. 단순히 실험실에서 끝나는 연구가 아니라, 실제 임상 적용 가능성을 고려하여 연구를 설계하고, 이를 실용화할 수 있는 방안을 고민하는 과정이 매우 중요하다는 점을 다시 한번 깨닫게 되었습니다.

무엇보다도, 연구실에서 함께하는 학생들이 스스로 새로운 아이디어를 제안하고, 이를 실험적으로 검증해 나가는 과정에서 큰 보람을 느낍니다. 연구는 단순한 지식 탐구가 아니라, 미래 의료 환경을 변화시킬 수 있는 도전적인 과정이라고 생각합니다. 이러한 연구가 지속적으로 발전하여, 궁극적으로 환자들에게 실질적인 도움을 줄 수 있는 치료 옵션으로 이어지는 것이 가장 큰 목표이자 연구자로서의 자부심입니다.

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

 정효일 교수
이 분야는 단순한 연구를 넘어 실제 임상과 산업에 적용할 수 있는 기술을 개발하는 과정입니다. 따라서, 후배 연구자들에게 가장 강조하고 싶은 점은 학문 간 융합을 적극적으로 받아들이고, 도전적인 자세를 갖는 것입니다. 연구는 단순히 지식을 쌓는 것이 아니라, 새로운 해결책을 찾아내는 과정입니다. 끊임없는 호기심과 도전 정신을 가진 연구자들이 앞으로 이 분야를 더욱 발전시킬 것이라고 믿습니다.

 1. 기초를 탄탄히 다져라
  - EV 연구는 세포생물학, 나노기술, 바이오센서, 미세유체학 등 여러 분야가 융합된 학문입니다. 특정 분야만 집중하기보다는 기초 과학과 공학적 사고를 함께 익히는 것이 중요합니다.

 2. 실용성을 고려한 연구를 하라
  - 연구의 궁극적인 목표는 논문을 쓰는 것이 아니라, 실제로 환자들에게 도움을 줄 수 있는 기술을 개발하는 것입니다. 연구를 설계할 때부터 임상 적용 가능성을 고민하고, 산업과 연결될 수 있는 연구를 지향하는 것이 중요합니다.

 3. 끊임없이 배우고, 도전하라
  - 연구는 끊임없는 배움의 과정입니다. 새로운 기술이 등장하면 빠르게 습득하고, 적용하는 것이 중요합니다. 또한, 기존의 틀에 얽매이지 않고, 새로운 아이디어를 시도하는 도전 정신이 필요합니다.

 임재열 교수
이 분야는 도전적인 연구를 통해 새로운 의료 패러다임을 만들어가는 과정입니다. 지금 연구를 시작하는 후배 연구자들이 새로운 혁신을 만들어갈 것이라 믿습니다. 두려움 없이 도전하고, 끊임없이 배우는 자세를 가지면 누구든지 이 분야에서 중요한 연구자로 성장할 수 있을 것입니다.

 1. "융합 연구의 중요성"을 이해하라   

  - EV 연구는 생명과학뿐만 아니라, 공학, 화학, 의학, 데이터과학(AI)까지 연결되는 융합 학문입니다. 특정 분야만 고집하기보다, 다양한 기술을 배우고 융합할 수 있는 열린 자세가 필요합니다.  

 2. 실험 실패를 두려워하지 마라   

   - 연구를 하다 보면 원하는 결과가 나오지 않는 경우가 많습니다. 하지만 실패 속에서 새로운 가능성을 찾는 것이 진정한 연구입니다. 실험이 예상과 다르게 나올 때, 그것이 새로운 발견의 기회일 수 있습니다.  

 3. 연구의 임팩트를 고민하라   

   - "내 연구가 실제로 어떤 문제를 해결할 수 있을까?"라는 질문을 항상 염두에 두세요. 단순히 논문을 발표하는 것을 목표로 삼기보다는, 실제 임상 적용 가능성을 고려한 연구를 수행하는 것이 더욱 의미 있는 연구자가 되는 길입니다.

5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

향후 연구에서는 CD9-enriched EVs의 작용 기전을 보다 정밀하게 규명 하고, 임상 적용 가능성을 높이기 위한 전임상 연구 를 진행할 계획입니다. 또한 밝혀진 핵심 인자를 이용하여 신개념의 맞춤형 EV를 합성할 수 있는 방식을 미세유체 기술과 결합하여 고순도 EV를 효율적으로 생산하는 플랫폼을 구축하려고 합니다. 화학적 재프로그래밍을 통해서 무혈철 배양으로 상피성 기저 선조세포를 배양하는 것에 더 나아가 xeno-free (소, 돼지 유래 물질 배제), animal-free (동물유래 성분 배제), 최종적으로는 모든 성분과 농도가 규명된biochemically defined 배양으로 발전시키려고 합니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....

이번 연구는 단순한 실험실 연구를 넘어, 실제 임상 적용 가능성을 탐색하는 과정이었습니다. 앞으로도 기술 혁신을 통한 새로운 치료 전략 개발을 목표로 연구를 지속할 계획입니다.

특히, EV 연구의 산업적 활용 에도 관심이 많으며, 이를 실제로 상용화할 수 있도록 기업과의 협력을 통해 실용적인 치료제로 발전시킬 가능성을 모색하고 있습니다.