심장은 간과 멀리 떨어져 있는 듯 보이지만, 실제로는 대사와 염증의 공통 고리로 긴밀하게 연결되어 있습니다. 특히 고령인구에서 심방세동과 심부전 환자가 급증하고 있고, 이러한 심혈관 질환을 단순히 심장만의 문제로 보지 않고, 전신적 관점에서 이해하려는 흐름이 중요해지고 있습니다.

Eur. J. Heart Fail.

장관은 인체에서 가장 큰 면역 기관으로, 음식물 및 미생물과 같은 외부 환경 신호에 지속적으로 노출되어 있습니다. 최근 면역학 연구에서는 식이 성분과 장내 미생물 대사 산물이 단순한 영양 공급원을 넘어 면역 반응을 능동적을 조절하는 중요한 요소로 작용한다는 사실이 밝혀지고 있습니다. 그러나 이러한 환경 신호가 장 면역 세포에 어떻게 통합되어 작동하는지에 대해서는 아직 충분히 규명되지 않는 부분이 많습니다.

Environ. Int.

영화나 게임, 만화에서 보던 실험실에서 생산하는 '인공장기' 흥미롭지 않나요? 저는 이러한 공상과학적인 기술을 현실에서 구현해 보고 싶다라는 생각으로 바이오 연구를 시작하게 되었습니다. 조직공학을 통한 인공조직체는 그동안 세포가 생존할 수 있는 지지체가 발전해 왔고, 이러한 지지체를 통해 입체적 형상의 세포 배양 구조를 여러 방식으로 제작·가공하여 재생의학, 약물 탐색 플랫폼 등의 활용 방안으로 사용되도록 확장해 왔습니다.

Mater. Today Bio

영양 유전체학 (nutrigenomics)은 개인의 유전적 특성과 영양소 간의 상호작용을 연구하는 학문분야로, 최근의 영양학은 기존의 단일화된 영양소 섭취기준에서 벗어나, 개인의 유전적 다양성과 대사 특성을 고려한 맞춤형 정밀 영양 (precision nutrition) 분야로 빠르게 발전 중입니다. 특히 특정 유전자 다형성(single nucleotide polymorphism, SNP)이 영양소 흡수율, 체내 분포, 대사 효율 간에 상관성에 대한 연구가 큰 폭으로 이루어 지고 있습니다.

Proc. Natl. Acad. Sci. USA

제가 연구한 분야는 나노입자, 즉 약물전달체가 생체 내로 들어갔을 때 표면에 자발적으로 형성되는 생체분자 코로나 (biomolecular corona) 중에서도 지질과 대사체를 질량분석 기반으로 분석하는 분야입니다. 그동안 코로나 연구는 주로 단백질 중심으로 진행되어 왔지만, 실제 생체환경에서는 지질이나 소분자 대사체도 함께 입자 표면에 존재할 수 있기 때문에, 이를 함께 고려하여 코로나를 보다 실제적인 관점에서 이해하려는 방향으로 연구가 확장되고 있습니다.

Small

CRISPR/Cas system은 유전자 편집, 치료, 이미징 등 정말 다양한 분야에서 활용되고 있습니다. 그중에서도 CRISPR를 진단에 응용하는 분야는 trans-cleavage라는 메커니즘이 밝혀지고 이를 신호 증폭 및 signal transducing에 활용할 수 있다는 학문적 성과와, 코로나 팬데믹으로 더 간편하고 새로운 진단법에 대한 사회적 요구가 겹쳐져 비교적 최근에 급격히 발전하였습니다.

Nucleic Acids Res.

일주기 리듬(circadian rhythm) 교란은 노화와 퇴행성 뇌질환에서 반복적으로 관찰되는 특징입니다. 최근에는 웨어러블 기반의 수면, 활동(actigraphy) 지표가 빠르게 확산되면서 '생활 리듬'과 뇌 건강의 연관성을 정량화하려는 시도가 늘고 있지만, 실제 사람에서 개인의 내재적 (세포 고유의) 생체시계 특성이 어떤 병태 생리와 연결되는지는 충분히 밝혀지지 않았습니다. 본 연구는 이 지점을 환자 유래 세포 수준에서 직접 확인하고자 시작되었습니다.

Proc. Natl. Acad. Sci. USA

저는 의료영상과 임상정보 등 다양한 데이터를 융합하여 암을 비롯한 여러 질환의 진단 및 예후 예측을 보조할 수 있는 인공지능·머신러닝 모델을 개발하는 연구를 수행하고 있습니다. 이러한 연구 분야는 전통적으로는 medical image computing이라고도 불리며, 최근 인공지능 기술의 발전과 함께 빠르게 성장하고 있습니다. 국내외에서 매우 활발하게 연구가 진행되고 있으며, 향후에도 의료 현장에서의 활용 가능성이 높은 유망한 분야입니다.

npj Digit. Med.

간과 심장 건강은 서로 긴밀하게 연결되어 있습니다. 지방간질환은 전신의 대사 이상과 염증을 반영하며 심혈관질환 위험을 높이는 것으로 알려져 있습니다. 실제 임상 현장에서는 간, 심장 질환이 각각 따로 존재하기보다, 한 환자에게 겹쳐 나타나는 경우를 자주 보게 됩니다. 특히 고령 인구에서는 지방간질환과 심방세동이 모두 흔한데, 이 두 질환이 함께 있는 환자들이 향후 더 취약한 임상 경과를 보일 가능성이 있다고 생각했습니다.

Eur. J. Heart Fail.

간은 흔히 ‘침묵의 장기’라고 불립니다. 상당히 손상될 때까지 특별한 증상이 나타나지 않기 때문입니다. 위나 대장은 내시경으로 직접 눈으로 확인할 수 있지만, 간은 구조적으로 이런 방식의 직접 관찰이 어렵습니다. 그래서 간 질환, 특히 간암은 발견이 늦어지는 경우가 많고, 이는 치료 기회의 감소와 낮은 생존율로 이어집니다.

Clin. Mol. Hepatol.

최근 의료 인공지능(AI) 분야에는 한 가지 뚜렷한 역설이 존재합니다. 수많은 알고리즘이 벤치마크 테스트에서 뛰어난 통계적 정확도를 입증하고 FDA 등 규제 기관의 승인을 받고 있지만, 실제 진료 현장으로의 도입은 여전히 조심스럽게 진행되고 있다는 점입니다. 그 근본적인 이유는 알고리즘의 통계적 성능과 실제 임상 현장에서 요구되는 운영 안전성 사이에 존재하는 격차, 즉 '검증 부채'가 해결되지 않았기 때문입니다.

npj Digit. Med.

90년대 영화 아름다운 비행 (Fly Away Home)에서는 어미 없이 알에서 부화한 새끼 기러기들이 태어나 처음으로 본 주인공 소녀 에이미를 부모로 인식해 따라다니는 장면이 등장합니다. 에이미가 경비행기를 타고 날아갈 때 기러기들이 그 뒤를 따라 하늘을 나는 모습은 많은 사람들에게 '각인 (Imprinting)'이라는 개념을 인상적으로 보여주었습니다. 이처럼 생물학에서 각인은 생애 초기의 경험이 이후 행동이나 반응에 장기적인 영향을 남기는 현상을 의미합니다.

Nature