한빛사 인터뷰
- 등록2025-06-09
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1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
심장 질환은 여전히 전 세계 사망 원인 1위를 차지하고 있으며, 성인의 심장은 재생 능력이 제한적이기 때문에 심부전 이후 손상된 심근 기능을 회복하는 데 상당한 어려움이 존재합니다. 이에 따라 근본적인 치료 전략으로 손상된 심장을 대체할 수 있는 재생의학 기술 개발이 절실히 요구되고 있으며, 그 중에서도 체세포를 유도만능줄기세포 단계를 거치지 않고 직접 심근세포 유사체(CiCMs)로 전환하는 ‘직접 리프로그래밍(direct reprogramming)’ 기술은 안전성과 효율성을 모두 확보할 수 있는 접근법으로 주목받고 있습니다. 특히 소분자 화합물을 활용한 화학적 리프로그래밍 방식은 유전자 전달 방식과 달리 종양 형성이나 면역 반응 유발 위험이 낮아 임상 적용 가능성이 높은 실용적 전략으로 평가됩니다.
그러나 이와 같은 세포의 임상 활용을 위해서는 성숙도와 기능성을 정밀하게 평가할 수 있는 분석 기술이 필수적이며, 기존의 대표적인 분석법들 (세포 생존율 측정, qPCR, 면역염색, 미토콘드리아 대사 분석 등)은 대부분 세포를 파괴해야 하므로 반복 측정이 불가능하고, 분석 과정이 복잡하며 시간 소모가 크다는 구조적 한계를 안고 있습니다.
이에 본 연구에서는 이러한 한계를 극복하고자, 금 나노구조 전극에 poly-L-lysine과 Matrigel을 이중 코팅한 전기화학 기반 나노복합체 플랫폼(Poly-l-lysine/Matrigel double layer coated Gold Nanostructured composites, PMGN)을 개발하였습니다. 본 기술은 리프로그래밍 중 발생하는 해당작용에서 산화적 인산화(OXPHOS)로의 대사 전환을 반영한 전기화학 신호를 약 30초 이내에 실시간·비파괴적으로 감지할 수 있으며, 동일 세포를 반복 분석할 수 있다는 점에서 기존 분석법과 차별화되는 핵심적인 기술적 강점을 가집니다.
특히 본 기술은 생체 기능을 유지한 상태에서 CiCMs의 기능성 변화를 최대 29일간 장기적으로 모니터링할 수 있으며, 독소루비신(doxorubicin), 렘데시비르(remdesivir), 로시글리타존(rosiglitazone), 리라글루타이드(liraglutide) 등 총 4종의 약물에 대한 심독성 반응을 고감도로 정량 분석하는 데에도 성공하였습니다. 이는 단일 플랫폼에서 세포 기능성과 약물 독성을 동시에 평가한 최초의 사례로, 분석 효율성과 임상 적용 가능성 측면에서 높은 기술적 의의를 지닙니다.
본 기술은 향후 심장 재생 세포치료제의 품질 평가, 고속 독성 약물 스크리닝, 정밀 기능성 분석 등 재생의학과 심혈관계 약물개발을 아우르는 통합 플랫폼으로 확장 가능성이 높습니다. 특히, 동일 세포에 대해 반복적이고 실시간 기능 분석이 가능하다는 점에서 기존 침습적 분석법의 패러다임을 전환하는 원천기술로 평가됩니다. 이로써 본 기술은 정밀의료, 약물개발, 세포치료 등 첨단 바이오 산업 전반에 걸쳐 폭넓은 실용성을 갖춘 분석 플랫폼으로 기대됩니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.
본 연구는 성균관대학교 글로벌바이오메디컬공학과 김태형 교수님 지도 하에 진행되었으며, 제가 소속된 바이오-나노공학 및 센싱 기술 연구실 (https://www.bestlaboratory.co.kr/main)은 전기화학 기반 세포 신호 분석 기술/플랫폼 개발 연구와 함께 나노/마이크로 구조체 제작 기술을 이용한 줄기세포 거동 제어 및 분화 모니터링 용 플랫폼 개발 연구, 그리고 3차원 세포/조직 배양 기술 및 약물 스크리닝 기술 개발 연구를 수행하고 있습니다. 최근에는 다양한 분야의 연구 및 의료기관, 대학기관과 협력하여 체내 조직 및 장기 모사 오가노이드 평가용 플랫폼 개발 연구도 함께 활발히 진행되고 있습니다.
3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
연구는 마치 바다 위를 걷는 것처럼, 끊임없이 흔들리는 불확실함 속에서도 한 걸음씩 내딛는 믿음의 여정인 것 같습니다. 끝이 보이지 않는 길이지만, 의심이나 좌절보다 꾸준함을 선택했을 때 그 시간들은 결국 한 편의 논문이라는 의미 있는 결실로 이어지는 것 같습니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
실험을 하다 보면 예기치 못한 결과나 반복되는 실패로 인해 슬럼프에 빠지기 쉬운 것 같습니다. 저 역시 그런 순간들이 있었지만, 작은 성취에도 스스로를 격려하며 현재에 충실하려 노력했습니다. 특히, 할 수 있는 일과 할 수 없는 일을 구분하고, 내가 집중할 수 있는 영역에 에너지를 쏟는 태도가 큰 도움이 되었습니다. 이 분야를 꿈꾸는 후배들이나 연구에 매진하고 계신 분들께서도 슬럼프를 지혜롭게 극복하며 연구 자체를 즐기는 마음을 잃지 않으셨으면 합니다.
5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
전기화학 탐지 기술을 기반으로, 세포 및 3차원 장기 모사 오가노이드를 활용한 노화 연구와 대사 활성 간의 연관성을 규명하고자 합니다. 앞으로도 계획해온 다양한 연구들을 충실히 수행해 나가며, 줄기세포공학 분야의 발전에 기여할 수 있는 연구자로 성장하고자 합니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....
이 자리를 빌려 연구에 도움을 주신 모든 분들께 깊은 감사의 말씀을 전하고 싶습니다. 프로젝트를 수행하는 동안 아낌없는 지도와 따뜻한 격려를 보내주신 연세대학교 진윤희 교수님과 성균관대학교 김태형 교수님께 진심으로 감사드립니다.또한, 본 연구의 공동 제1저자로서 함께 고민하고 협력해주신 서승주 선생님께 깊은 감사를 드리며, 언제나 곁에서 응원과 힘이 되어준 연구실 동료 여러분께도 진심 어린 감사의 마음을 전합니다.
마지막으로, 늘 한결같은 사랑과 기도로 저를 응원해주신 양가 모든 가족분들께 이 자리를 통해 깊은 감사의 마음을 전합니다. 앞으로도 본보기가 되는 연구자이자 좋은 선배, 후배로서 정진해 나가겠습니다.
#Electrochemical method
# Direct cardiac reprogramming
# Mitochondrial metabolism
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