한빛사 인터뷰
- 등록2025-03-20
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1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
소아암 환자의 5년 생존율은 90%에 이르지만, 화학치료를 받은 생존자 중 단 9%만이 생식 능력을 유지할 수 있습니다. 따라서 남아 소아암 환자는 화학치료 전에 정소 조직을 냉동 보관하여 생식 능력을 보존하는 것이 필요합니다. 그러나 현재 기술로는 시험관에서 정자를 생성하거나, 화학치료 후 자가이식을 통한 생식 능력 복원이 실현되지 못하고 있습니다.
이번 연구에서는 정자로 분화되는 정자 줄기세포의 유전자 조절 메커니즘을 규명하였습니다. 특히, 전사인자(Transcription factors)와 염색질 변화(Chromatin modification)가 유전자 발현에 미치는 영향을 분석한 결과, ZBTB16이 정자 줄기세포 유지에 핵심적인 역할을 하며, SOX3 및 SALL4와 같은 다른 전사인자들과 협력하여 유전자 발현을 준비하는 네트워크를 형성한다는 사실을 밝혔습니다. 이러한 네트워크는 정자의 정상적인 발달과 분화를 보장하며, 줄기세포 조절에 대한 이해를 높이고 생식 능력 보존 및 재생의학 발전에 기여할 수 있습니다.
또한, 콜드스프링 하버에서 주최한 생식세포 학회에서 Dr. Satoshi Namekawa를 처음 만난 인연이 있었습니다. 논문 제출 3개월 전, 저의 지도 교수님이신 Dr. Brad Cairns와 함께 논의할 기회가 있었고, 두 연구에서 공통적으로 후성유전적 기억(epigenetic memory)과 3D 게놈 구조가 정자 줄기세포에서 형성되며, 심지어 감수분열 단계에서 발현할 유전자조차 정자 줄기세포에서 미리 준비(priming)된다는 유사성을 발견하였습니다. 이에 두 연구팀은 협력하여 Namekawa Lab의 포스트닥 연구원인 Dr. Yuka Kitamura께서 3D 게놈 구조을 수행해 주시고 저희 논문에 기여해 주신 후, 각각의 논문을 투고하였으며, 같은 날 출판하는 성과를 거두었습니다.
자세한 내용은 아래 링크를 참조해 주세요.
관련 기사: UC Davis News
https://www.ucdavis.edu/news/3d-genome-structure-guides-sperm-development
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.
현재 저는 유타대학교 헌츠먼 암 연구소(Huntsman Cancer Institute, HCI) 내 Cairns Lab에서 연구를 수행하고 있습니다. Cairns Lab은 염색질 및 전사 조절 기전을 연구하며, 주요 연구 분야는 다음과 같습니다.
1. RNA Polymerase II와 전사 조절
ºRNA Pol II와 전사 활성화 인자의 협력 및 염색질 개방 기전 연구
ºPol III 전사체 및 조절 기전 분석
2. 염색질 리모델링과 전사 조절
ºSWI/SNF 계열 염색질 리모델러의 ATP 의존적 기능 및 구조 연구
º암세포에서 염색질 리모델러 돌연변이의 역할 규명
3. 후성유전학 및 유전체 조절 네트워크
ºDNA 메틸화 및 RNA 변형 분석 기법 개발
º히스톤 변형과 전사 조절 연구
4. 생식세포 및 초기 배아 발달 연구
º정자 줄기세포 및 후성유전적 기억 연구
º초기 배아 유전자 활성화(ZGA) 및 전사 인자 조절 기전 연구
더 자세한 연구 내용은 아래 링크에서 확인하실 수 있습니다.
Cairns Lab 연구 소개
https://uofuhealth.utah.edu/huntsman/labs/cairns-lab/research
3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
이번 연구에서는 정자로 분화되는 정자 줄기세포의 유전자 조절 메커니즘을 규명하였습니다. 특히, 유전체학 분석과 형광 현미경 분석을 통해 ZBTB16 돌연변이 생쥐에서 새로운 표현형(phenotype)을 발견하고, 유전자 조절이 정자 줄기세포에서 미리 준비되는 네트워크를 형성한다는 점을 밝혀낸 것이 큰 성과였습니다.
과학기술이 발전함에 따라 이전에는 알지 못했던 생물학적 원리들을 규명할 수 있게 되었고, 이를 통해 유전자 조절이 얼마나 정교하고 체계적으로 이루어지는지에 대해 더욱 감탄하게 되었습니다. 이러한 연구가 생식세포 및 줄기세포 연구 분야 발전에 기여할 수 있다는 점에서 큰 보람을 느낍니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
유학을 결정하는 순간 많은 고민과 망설임이 있었습니다. 그래서 한국에서 석사 과정을 마친 후, 제약회사 연구소에서 연구원으로도 근무했습니다. 박사학위를 마치기까지 공백도 있었고 긴 시간이 걸렸지만, 그 과정에서 실험 기술뿐만 아니라 어려움을 견디는 마음의 회복 탄력성도 함께 성장할 수 있었습니다.
저와 같은 길을 꼭 추천하고 싶지는 않지만, 스스로 후회 없는 결정을 내렸기에 힘든 순간도 잘 버틸 수 있었다고 생각합니다. 유학을 준비하는 과정은 결코 쉽지 않지만, 주변 선배들의 도움과 응원이 큰 힘이 되었습니다. 특히, 일면식도 없던 선배님께 단지 홈페이지에서 한글 이름을 보고 질문을 드렸을 때도 성심껏 답변해 주시고 격려해 주신 분들께 깊이 감사드립니다.
유학을 고민하는 후배들에게 자신만의 길을 믿고 나아가되, 주어진 환경에서 배울 수 있는 모든 것을 받아들이는 열린 마음을 가지는 것이 중요하다는 말씀을 드리고 싶습니다.
5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
정자 줄기세포에서 미리 형성된 유전자 네트워크가 가지는 생물학적 의미를 더욱 확장하여 연구하고자 합니다. 논문 작성 과정에서 포함하지 못했던 실험들을 추가적으로 진행하며, 이 네트워크가 언제, 어떻게 형성되는지를 심층적으로 탐구할 계획입니다.
또한, 암세포에서 정자 특이 유전자(Cancer-Testis Antigen)가 발현되는 분자적 메커니즘을 규명하여, 암과 생식세포 유전자 조절의 연결 고리를 밝히는 연구를 수행하고자 합니다. 이를 통해 정자 줄기세포 연구뿐만 아니라, 암 생물학 및 치료 전략 개발에도 기여할 수 있기를 기대합니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....
생각보다 오랜 시간이 걸려 프로젝트를 마무리하게 되었습니다. 긴 여정 동안 끊임없는 격려와 지원을 아끼지 않으신 지도 교수님 Dr. Brad Cairns께 깊은 감사를 드립니다.
과학자의 꿈을 향해 나아가는 과정에서 제 인생의 전환점을 만들어 주신 중학교 은사님 강영옥, 이경희, 장재항, 진애선, 한금순, 홍강숙 선생님, 그리고 아주대학교 문은표 교수님, 석사 지도 교수님이신 GIST 조정희 교수님께도 이 자리를 빌려 감사의 마음을 전합니다.
또한, 언제나 멀리서 든든하게 응원해 주시는 양가 부모님께 진심 어린 감사를 드리며, 낯선 미국에서 오랜 시간 정서적 지지와 힘이 되어 주신 김동인 박사님, 송양숙 박사님, 송지현 박사님, 그리고 많은 한인 과학자 분들께도 감사드립니다.
마지막으로, 가장 소중한 사람들에게 깊은 감사를 전합니다. 오랜 시간 묵묵히 곁에서 내조해 준 사랑하는 아내 김혜진님, 그리고 하루하루 건강하게 자라며 기쁨을 선사해 주는 호기심 많은 아들 로운이에게 고마운 마음을 전합니다.
#정자 줄기세포
#유전자 조절
#3D 게놈 구조
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