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

본 논문은 면역 신호로 인해 혈관이 망가지면서 섬유화가 진행되는 과정을 3차원 체외 모사칩 기술을 통해 재현하고 이를 TOX-RAGE 축 제어를 통해 치료 가능성을 보여준 연구입니다. 기존 섬유화 연구는 대부분 동물 모델이나 단순 세포 배양(2D)에 의존했기 때문에 면역세포와 혈관이 동시에 작동하는 실제 인간의 병리상황을 설명하는데 한계가 있었습니다. 특히 치료 타깃 검증단계에서 단순 모델의 한계/종간 특이성 차이가 있었습니다. 이번 연구의 핵심적 기술로는 3차원 미세유체 바이오칩에서 혈관의 루멘(Lumen) 구조를 직접 형성하고 주변에 사람유래 면역세포 및 섬유아세포를 공배양함으로써 면역시스템을 탑재한 플랫폼을 개발하였고, 그안에 면역 신호를 정밀하게 제어함으로써 감염상황에서 발생하는 섬유화 과정을 모사할 수 있었습니다. 섬유화는 단순히 조직이 굳는 현상이 아니라 염증성 면역 신호가 혈관 장벽을 망가트리고 그 결과 비가역적인 조직(ECM-Collagen)의 리모델링이 유도된다는 점을 기능적으로 입증하였습니다.
이번 연구에서 사용한 플랫폼은 항섬유화 치료제 개발 및 면역 조절을 통한 섬유화 억제 약물 개발에 응용될 수 있는 전임상 도구로서 적용될 수 있습니다. 현재 모델은 특정 면역 축(TOX-RAGE axis)에 초첨을 맞추었지만 향후 환자 유래 세포와 다양한 면역 구성요소를 포함한다면 질환 특이성을 더 높일 수 있을 것이라 생각됩니다.

2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.

저희 연구실은 한국 최초의 정부출연연구기관으로 설립된 한국과학기술연구원(KIST) 뇌과학연구소 김홍남 박사님 연구실입니다. 주된 연구 분야로는 3차원 체외모사칩을 통한 BBB 모델, 신경 세포 모델, 혈관화 암 모델, 신경 퇴행성 질환 모델 등 다양한 질병모델 플랫폼을 통한 연구를하고 있습니다. 칩 디자인 설계 과정부터, 세포배양, 이미지분석, 매커니즘 발굴, 치료 타겟 도출에 이르는 전 과정을 자체적으로 수행할 수 있는 연구 역량을 가진 연구실입니다.

3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

3차원 모델을 만들고 질병모델을 구축하고 여기에 약물 평가까지 하는 올인원 플랫폼을 만드는 것은 쉽지만은 않습니다. 칩 디자인을 하는 것부터 유체의 흐름 세포지지체의 선택, 세포의 종류, 농도를 선택하는 것까지 수많은 선택지가 있으며 눈에 잘 보이지 않는 마이크로 단위의 플랫폼이기 때문에 결과가 나오기까지 실험이 성공했는지 실패했는지 알지 못하는 두려움이 있지만. 많은 노력과 정성을 들인 연구의 끝에는 의미 있는 연구 결과가 나오기 때문에 실험자로서 뿌듯한 감정을 느끼기도 합니다. 또한 평소에 우리가 알고 싶었던 매커니즘을 탐구하는 것은 연구자만이 할 수 있는 고유한 역할로서 학문적 호기심을 충족하는 동시에 큰 보람와 의미를 느낄 수 있습니다.

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

바이오칩을 통한 연구가 생물학도 여러분에게는 아직 생소할 수 있는 분야라고 생각이 됩니다. 저 또한 이 분야를 처음 접했을때 공학적 지식도 없고 3차원 배양에 대한 경험도 없어서 막연한 두려움이 있었습니다. 하지만 리뷰논문이나 지원하고자 하는 연구실의 발표논문을 차근히 읽어본다면 새로운 기술에 대한 도전의식이 생길것 같습니다^^. 단순 2차원 배양을 통한 연구보다 다양한 분석방법도 있고 멋진 3D 이미지가 나올때는 정말 도파민이 터지는 희열을 느낄수 있습니다.

5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

본 연구를 끝으로 길고긴 박사과정을 마치게 되었습니다. 앞으로도 BBB, 암, 등 혈관을 통한 질병들에 대한 연구를 이어가고 있고 이를 중개연구로서 도움이되는 연구결과를 내는것에 의의를 두고있습니다. 추후 연구활동은 KIST 김홍남 박사님 연구실에서 이어나갈 예정입니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....

이번 논문에 저의 지도교수님이신 김홍남 박사님, 조승우 교수님께서 많은 조언과 용기를 주셨습니다. 교수님분들께서 지도해 주신 덕분에 이렇게 좋은 결과를 얻을 수 있었던 것 같습니다. 이 자리를 빌어 다시 한 번 감사드리며, 또한 성균관대 이원화 교수님도 물심양면 도와주셨기에 마무리 될 수 있었습니다. 감사드립니다. 연구실 여러분들도 힘들 때마다 도와주고 배려 많이 해줘서 너무 고마워요~!!

[연구실 구성원 사진]