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

  이번 연구는 인간 전분화능 줄기세포(hPSCs)로부터 중뇌 오가노이드와 선조체 오가노이드를 제작해 융합한 ‘인간 중뇌–선조체 어셈블로이드(hSMA)’ 모델을 구축한 것입니다. 이 모델은 인간 뇌에서 관찰되는 도파민 신경세포와 GABA 신경세포가 시냅스를 형성하고 전기 신호를 주고받는 과정을 구현할 수 있습니다.
  특히 파킨슨병의 원인 단백질인 알파-시누클레인을 과발현시켰을 때, 환자 뇌에서 관찰되는 신경세포 소실, 단백질 응집, 루이소체 유사 구조 형성이 유사하게 나타났습니다. 전사체 분석 결과 역시 파킨슨병 환자 뇌와 유사한 변화를 보여, 단순히 현상을 모사하는 데 그치지 않고 분자적 병리 기전을 반영할 수 있는 모델임을 확인할 수 있었습니다. 나아가, 이 모델에 단백질 응집 억제제나 자가포식 유도제를 적용했을 때 병리 단백질 축적이 뚜렷하게 감소하는 효과도 관찰되었습니다. 이를 통해 본 모델이 단순히 질환 병리를 재현하는 것을 넘어, 신약 후보 물질의 효능 검증과 작용 기전 연구까지 확장 가능한 플랫폼임을 보여주었습니다.
  최근 오가노이드 연구는 단일 뇌 영역에서 더 나아가 다중 뇌 영역을 융합하는 어셈블로이드로 발전하고 있으며, 이는 실제 뇌 회로와 세포 간 상호작용을 반영할 수 있는 중요한 패러다임 변화라고 생각합니다. 이번 연구 또한 이러한 흐름 속에서, 파킨슨병 발병 과정을 이해하고 새로운 치료 전략을 모색하는 데 기여할 수 있는 중요한 기반이 될 것으로 기대됩니다.
  연구 과정에서 가장 어려웠던 점은, 적절한 실험 time point를 설정하는 단계였습니다. 어떤 시점에서 세포와 조직 변화를 분석해야 병리 기전을 가장 잘 드러낼 수 있을지 찾는 데 많은 시간이 소요되었고, 수차례의 시행착오 끝에 지금의 결과에 도달할 수 있었습니다.

2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.

  제가 소속된 아주대학교 약리학교실은 신경과학 및 뇌 질환 연구를 활발히 수행하고 있습니다. 특히, 제가 속해 있는 연구팀은 인간 전분화능 줄기세포(hPSCs) 기반 모델을 이용한 연구에 강점을 가지고 있습니다. 다양한 파킨슨병 관련(SNCA 과발현, GBA1 KO, PARK1 KO 등) 줄기세포 라인을 구축하였으며, 임상 병리 의사분들과 협력하여 파킨슨병, RBD, 알레르기 환자 등으로부터 확보한 혈액을 iPSCs로 제작해 연구에 활용하고 있습니다. 이러한 세포자원을 기반으로 다양한 뇌영역 오가노이드를 제작하여 전임상 연구 플랫폼 및 약물 스크리닝에 활용하고 있습니다. 이는 임상시험이 어려운 퇴행성 뇌 질환 연구에서 차별화된 강점이라 생각합니다.

3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

  저는 원래 석·박사 과정 동안 천연물 주요 성분의 분리와 세포주 및 실험동물 모델을 활용한 약리활성 평가를 전공했습니다. 박사 후 연구원이 된 이후 조중현 교수님을 만나면서 줄기세포 연구로 분야를 확장하게 되었고, 그러한 과정에서 가장 먼저 skeletal muscle organoid 제작과 관련한 연구를 시작으로 논문 성과를 얻을 수 있었습니다.
  이번 논문은 공동 제1저자인 Tran 박사님과의 공동연구를 수행하여 도출한 연구 성과입니다. 박사학위 이후 시작한 뇌 연구 분야는 저에게 생소하여 깊은 배경지식이 부족했으나, 기초부터 심도 있게 학습하고 직접 연구를 수행하면서 뇌 및 오가노이드 연구자로서의 역량을 넓히는 값진 시간이 되었습니다.
  오가노이드 연구를 시작해 이번 연구 결과를 논문화하기까지 약 3년이 소요되었습니다. 모델의 타당성을 입증하기 위해 많은 노력이 필요했지만, 그 과정에서 다양한 연구 기법 및 지식을 새롭게 익힐 수 있었고, 마라톤과도 같은 긴 연구성과 도출 기간동안 지치기도 했지만 결국 논문으로 결실을 맺으며 연구자로서 큰 보람을 느꼈습니다. 이번 경험은 앞으로 제 연구 여정을 꾸준히 이어가는 데 큰 원동력이 될 것이라 확신합니다.

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

  최근에는 AI가 발달하여 기초 지식을 빠르게 얻을 수 있지만, 대학원에 들어서는 분들에게 꼭 말씀드리고 싶은 것은 학문을 습득하는 것에 있어서 AI에 일방적인 의존보다는 논문을 직접 읽고 탐구하는 습관이 무엇보다 중요하다는 점입니다. AI를 연구의 효율을 높이기 위한 참고 도구로 활용하되, 연구자에게 반드시 필요한 덕목은 내가 수행하는 연구분야에 대한 전후 배경 및 학술 지식을 머릿속에 채우고 과정과 결과에 대하여 비판적으로 검증할 수 있는 지식과 생각의 힘을 기르는 과정입니다.
  연구에 있어 실험적 측면도 중요하지만, 연구 흐름을 어떻게 설계할지는 기초 공부와 기존 연구들에 대한 이해에서 출발하는 것 같습니다. 아직 해결되지 않은 문제가 무엇인지 파악하고, 그 틀 안에서 연구 방향을 고민해야 한다고 생각합니다. 더 나아가, 연구를 추진함에 있어 교수님, 선배님들과 끊임없이 토론하면서 방향성을 점검하는 것도 매우 중요한 요소이기 때문에 이를 위해 자신이 진행하고 있는 연구분야에 대한 전문성 함양을 위해 노력하는 것이 최근 AI의 보급으로 급변하는 연구 트렌드에 맞춰 중요한 요소가 되지 않을까 싶습니다.

5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

  저는 이미 skeletal muscle 오가노이드를 제작한 경험이 있고, 이번에는 중뇌–선조체 어셈블로이드를 구축했습니다. 이 모델은 파킨슨병 연구의 기초 플랫폼이 될 수 있으며, 앞으로 운동 증상 등 질환의 다양한 측면을 연구하는 데 활용할 계획입니다.
  궁극적으로는 중뇌–선조체 어셈블로이드를 기반으로, Brain-to-Body 연결 모델까지 확장하여 뇌와 신체의 상호작용을 모사하는 연구를 진행하고자 합니다. 이는 퇴행성 뇌질환의 새로운 치료 접근법을 탐색하는 데 기여할 수 있을 것이라 기대합니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....

  줄기세포, 오가노이드 연구라는 새로운 분야에 도전할 수 있었던 것은 조중현 교수님(아주대학교)과 이동율 교수님(차 의과학대학교)의 지속적인 지원과 전문적인 조언 덕분이라고 생각합니다. 연구가 국제적인 수준으로 발전하기까지 전기생리학, 유전체 분석 등 다양한 분야에서 기여해주신 모든 연구자분들께도 깊이 감사드립니다.
  또한 유학의 길을 열어주신 부모님과 가족분들, 같은 연구자의 길을 함께 걷고 있는 남편이 늘 의견을 나누고 묵묵히 응원해 준 덕분에 여기까지 올 수 있었습니다. 특히 항상 기도해 주시고 큰 힘이 되어주시는 시부모님과 시가족분들께도 진심으로 감사드립니다. 마지막으로 연구실 동료들과 공동 연구자들의 헌신적인 협력이 있었기에 이번 논문을 무사히 완성할 수 있었으며 모든 분들에게 감사의 마음을 전하고 싶습니다.