목 차 

1. 서론
2. 학회 내용
  2.1. Main session
    2.1.1. Keynote lecture: PANoptosis
    2.1.2. Nutrients
    2.1.3. Mucosal immunology
    2.1.4. Microbiome
  2.2. Poster session
3. 총평
4. 참고문헌


1. 서론

FASEB Gastrointestinal Tract은 전통적으로는 산속(전통적으로 콜로라도 Steamboat에서 주로 열렸음 – 이번에는 예외적으로 캐나다 밴프에서 열림)에서 200여 명의 참석자들이 4박 5일의 기간 동안 비교적 친밀한 분위기에서 이루어진다. 모든 참석자들이 한 세션장 안에서 같은 발표를 듣고, 발표 전후로 아침/점심/저녁 식사를 함께 하며, PI에서부터 대학원생에 이르기까지 다양한 배경의 사람들이 어울려 편견 없이 토론하는 것이 이 학회의 특징이다. 5일에 걸쳐 총 8개의 main session과 2번의 poster session, 그 외에도 career development, meet the experts 등의 네트워킹 프로그램으로 구성되었다. 각 session에는 invited talk 및 short talk으로 구성되었다. 지면상 본 학회 참관기는 keynote lecture 및 세 가지 session (nutrients, mucosal immunology, microbiome)을 중심으로 작성되었다.

2. 학회 내용

2.1. Main session

2.1.1. Keynote Lecture: PANoptosis

“Molecular mechanisms of innate immunity and inflammation in health and disease”
 Speaker: Thirumala-Devi Kanneganti, Ph.D., St. Jude Children's Research Hospital

Keynote lecture는 새로운 cell death mechanism인 PANoptosis에 대한 내용이었다. 세포는 외부 병원체의 침입을 그들의 PAMP Pathogen Recognition Receptor (PRR)로 인식하고 innate immunity 및 cell death를 진행하는데, 이때 inflammation 수반 여부 및 중간 매개체에 따라 Apoptosis, pyroptosis, necrosis으로 나뉠 수 있다. Dr. Kanneganti는 PRR 중 하나인 NLRP, 그중에서도 NLRP3 및 pyroptosis의 기작을 밝혀낸 권위자이다(여담으로 그녀는 기존에 식물에서의 defense mechanism인 NLR을 연구하다 동물/사람의 NLR을 연구하게 되었다고 했다). 최근 Dr. Kanneganti 연구팀은 이 어떠한 것에도 속하지 않는 새로운 메커니즘인 PANoptosis을 발견 및 정의했고, 이에 대한 구체적인 molecular markers (cytokines 및 PANoptosome 등)를 규명하는 과정에 있다. 발견 당시 apoptosis에만 국한되어 있다고 여겨졌던 caspase 8 및 caspase 1가 inflammation을 수반한 cell death 인 pyroptosis에도 필수적으로 필요하다는 것을 밝혀냈다.

학계의 dogma를 깼던 그녀가 한 번 더 PANoptosis를 발견함으로 cell death mechanism의 영역을 확장해 나가는 것이 인상적이었다. PANoptosis를 발견하게 된 계기는 Chronic recurrent recurrent multifocal osteromyelitis (CRMO)라는 자가면역 골수염 질환 모델의 기전을 연구하던 것에서 시작되었다. CRMO는 IL-1β에 의한 autoimmune disease로 알려져 있어, IL-1β KO에서 phenotype이 사라지지만, 그 IL-1β가 어떤 cell death를 통해 일어나는지는 불분명했다. 그 upstream을 찾기 위해 여러 가지 KO 마우스 모델을 활용하여 phenotype을 비교한 결과, Pyroptosis, Apoptosis, Necrosis에 해당하는 각 key mediator를 KO한 마우스는 여전히 질병(osteomtelitis)이 있었지만, 세 가지 cell death mechanism에 관련된 mediator를 모두 KO (Caspase1, Casepase 8, Ripk3 or Nlrp3, Casepase8, Ripk3)해야 CRMO의 원인이 되는 IL-1β를 조절할 수 있었음을 확인하였다 (그림 1 참조). 이 결과에만 따르면 기존의 Pyroptosis, Apoptosis, Necrosis로 설명할 수 없는 다른 cell death mechanism의 가능성을 열어두고 연구를 시작하게 되었다고 한다. 그리고 추후에 이것이 새로운 cell death mechanism이라고 정의할 때, Pyroptosis, Apoptosis, Necrosis의 첫 글자를 따서 PANoptosis라고 명명했다(Pan-이 all inclusive라는 의미도 있어서 잘 지은 이름이라 생각되어진다).

그림 1. PANoptosis 연구의 시작이 되었던 실험 결과를 소개하는 슬라이드

Dr. Kanneganti 연구팀은 Cell death mechanism을 규명할 때, innate immunity의 initial cue부터 cell death mechanism의 downstream을 차례대로 다 밝혀내는 것을 목표로 한다. 이미 잘 알려진 innate immunity의 trigger가 되는 pathogen-associated molecular pattern (PAMP)들은 LPS (TLR4가 인식) 혹은 flagellin (TLR5가 인식)과 같이 살아있는 병원체(live pathogen) 자체가 아니기에, 병원체가 처음 침입했을 때에 그것을 대응하는 메커니즘을 밝히는 데에는 한계가 있을 수 있기 때문이다. 이에 수많은 KO 마우스 스크리닝을 통해, 현재까지 ZBP1, AIM2, NLRC5/NLRP12, RIPK1 등 각각 다른 병원체를 인식하는 네 종류의 sensor를 밝혔고 각 seonsor에 downstream이 되는 PANoptosome을 밝혀냈다. 현재 또 다른 sensor를 스크링 하며 연구하는 과정에 있다고 밝혔다. (그림 2 참조) 발표 이후 open discussion에도 흥미로운 부분이 많았는데, 실제 PANoptosis에 관한 연구는 최근 10년 이내에 이루어진 부분이라, 학계의 resistance도 느낀다고 하였다. 청중에서 나온 질문 중에도 PANoptosis의 정의를 헷갈려하기도 하였고, 애초에 KO 마우스 모델을 통해 다른 세 가지의 cell death mechanism으로 설명되지 않는 경우를, PANoptosis로 정의한 것이다 보니, 구체적인 mediator/cytokines/PANoptosomes을 발견하기 전까지는 임상에서 적용에 혼란이 있을 수 있다고도 설명했다.

그림 2. Keynote speaker인 Dr. Kanneganti가 PANoptosis의 기전에 대해 설명하는 모습

2.1.2. Nutrients 

"The role of NCOA4-mediated ferritinophagy in iron metabolism and pancreatic cancer”
 Speaker: Joseph Mancias, M.D., Ph.D, Harvard Medical School/Bringham and Women’s Hospital/ Dana-Farber Cancer Institute

Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC)에서의 iron metabolism에 관한 연구였다. PDAC는 가장 흔한(85% 이상) 췌장암의 형태인데, 현재 치료법에는 Hydroxychloroquine이 많이 쓰이는데 이것은 efficacy가 떨어지고 PDAC의 specific mechanism을 타깃한 것이 아니라는 한계가 있어 새로운 치료법의 개발이 필요하다. Dr. Mancias은 Nuclear receptor coactivator 4 (NCOA4)가 autophagic ferritin degradation에 관여하는 cargo receptor로서, iron과 결합하여 ferritinophagy를 형성한 것을 발견한 바 있는데, PDAC에서 autophagy가 증가한다는 점에 착안하여, 이 메커니즘을 타깃하였을 때 PDAC의 potential treatment로 사용될 수 있을지를 연구 중에 있다. NCOA4 blockade 자체가 treatment로서의 기존의 치료법 중 하나인 ERK inhibitor와 결합하였을 때 효과가 탁월하여 현재 Phase II trial 임상시험이 진행 중이라고 발표했다.

“Mitochondrial dysfunction abrogates dietary lipid processing in enterocytes”
 Speaker: Chysanthi Moschandrea, Ph.D., CECAD-University of Cologne, Germany

본 연구는 enterocyte에서 미토콘드리아의 기능 장애가 지방 흡수에 미치는 영향을 연구하였다. mitochondrial aspartyl-tRNA synthetase DARS2을 소장에서만 KO 한 마우스의 IEC에서 지질(lipid droplet)이 축적되어 제대로 된 성장을 하지 못하는 phenotype을 보였다. 지방이 없는 먹이를 먹였을 경우, 이러한 지질이 축적되는 것을 억제되는 것을 통해, 먹이를 통해 소화된 지질이 축적되는 것임을 보였다. 또한 지질이 장세포에서 흡수될 때, chylomicrons 형태로 골지로 운반되어 림프로 넘어가는데, DARS2 결핍 쥐에서는 이 골지의 분산과 함께 chylomicrons의 결핍을 유발했습니다. 미토콘드리아 대사에 문제가 있는 환자들의 지질 흡수를 설명하는 연구가 될 수도 있다는 점이 흥미로웠다. 본 연구는 올해 초 Nature에 게재되었다 [1].

"Surviving the sweetness: fructose’s role in nutrient absorption"
 Speaker: Marcus D. Goncalves, M.D., Ph.D., Weill Cornell Medicine

설탕 자체가 소장에서의 영양소의 흡수에 영향을 준다는 연구 내용이었다. 마우스에게 설탕(sugar or high sugar corn syrup)을 먹였을 때 High-fat diet-induced obesity를 더 촉진하고 energy absoprtion이 증가한 것을 보였다. 또한 이들은 소장의 융털(villi)이 더 길고 많아진 것을 관찰하였는데 이 이유가 cell들의 life time이 길어져서 turn over 주기보다 자라는 속도가 더 빨라 길어진 것으로 보였으며, 이에는 pyruvate enzyme이 관여하는 것을 확인하였다. 구체적인 메커니즘으로는 TEPP-46이라는 약물을 사용하여 M2 isoform of Pyruvate Kinase (PKM2) pathway를 activate 시켰을 경우, 설탕을 먹이지 않아도, 설탕을 먹였을 때와 같은 nutrition absorption 증가, 체중 증가의 양상을 보였다. 반대로 KHK inhibitor를 사용하였을 경우 HFD에도 체중이 증가하지 않고, 체중 감량에 알려진 GLP1RA약물에 더해 사용하였을 때 그 효과가 증폭되는 것으로 에너지 absorption 및 체중 조절에 pyruvate pathway가 관여한다는 것을 증명하였다.

2.1.3. Mucosal Immunology

"Epithelial tuft cells: sentinels and effectors of small intestinal type 2 immunity"
 Speaker: Jakob von Moltke, Ph.D., University of Washington

Epithelial cell 중 Tuft cell의 기생충감염 및 Type 2 immunity에서의 역할에 대해 밝힌 연구이다. 기생충 감염(parasitic worms – helminths) 시 type 2 defense가 작동하여 장내 mucus 생산을 증가하고 smooth muscle contraction을 통해 (“weep-and-sweep response”) 기생충을 몸 밖으로 배출시키는 과정을 거친다. 이 가정에서 epithelial cell은 Cl-를 분비함으로 수분 배출을 조절하는 역할, Acetylcholine (Ach) 외에는 잘 알려진 바가 없었다. 이 연구는 Il25 KO 마우스가 WT에 비해 helminth 감염에 취약한 것을 발견하는 것으로 시작되었는데, il25는 tuft cell이 발현하는 cytokine 중 하나이기 때문이다. 그리고 기생충 감염 시 Tuft cell hyperplasia가 관찰되는데 그 정확한 이유를 모르는 상황이었다. 본 연구팀은 Tuft cell에서 분비된 Ach만으로도 다른 epithelial cell들에서의 Cl-분비가 증가한다는 것을 확인하였다. 기생충 감염 clearance 과정에서 Ach의 출처가 알려진 바가 많이 없었는데, 이것이 Tuft cell에서 유래될 수 있다는 것을 밝혀내었다. 기존에 알려진 Tuft cell의 ligand인 succinate가 Tuft cell의 Ach 분비를 촉진하는 신호로 작용할 수 있음을 확인하였고, 또 다른 신호로서 Class 8 (TRPM5 agonist) 등이 있음을 밝혀내었다. 본 연구는 올해 Immunity에 게재되었다 [2].

"Defining the role of intestinal intraepithelial lymphocytes in organismal metabolism” EMBO Young Investigator Lecture
 Speaker: Mahima Swamy, Ph.D., University of Dundee, U.K.

Intraepithelial lymphocytes (IEL) 은 lymph node/peyer’s patch 등에 주로 위치하는 다른 lymphocytes와 달리 epithelial cell 사이에 존재하는 특징이 있다. IEL의 보다 심층적 연구를 위해선 IEL 선택적 KO mouse model이 필요하기에, Swamy 연구팀은 이를 개발하는 과정에 있다. IEL은 grandzymeB (GzmB)를 발현하는데, 건강한 쥐에서의 GzmB를 발현하는 세포는 IEL이 유일하다는 점을 이용해 이를 활용하여, GzmB cre X iDTR를 교배하여, Diphtheria를 주었을 때만 GzmB-expressing cell을 deplete 하는 inducible 모델을 개발하였다. 질병을 유도하지 않은 기저 IEL depletion model에서는 다른 눈에 띄는 phenotype은 없었지만(장내 미생물의 overall composition이나 기본적인 histology에는 큰 변화가 없었음), RNA seq 결과 lipid absorption/cholesterol uptake과 같이 소화에 관련된 epithelial cell pathway가 upregulated 되었고, 흥미롭게도 intestinal gluco-neogenesis (IGN) 또한 바뀌었다. Gluconeogenesis는 주로 간에서 일어나지만 특수한 상황에서 장에서도 glucose를 합성할 수 있어 이를 IGN이라고 일컫는데, 이는 간에 feedback 역할을 한다고 알려져 있다. 이에 관련된 동물 모델을 시도 중이라고 말했으며, 아직까지는 질병을 유도한 모델에서 IEL depletion 모델이 lipid metabolism 이외에 크게 phenotype을 바꾼 결과는 없었다고 했다. 하지만, Salmonella 등의 Bacterial infection을 유도하였을 때에는 대조군에 비해 더 심한 bacterial infection을 보였다고 하여 IEL이 epithelial barrier에서 first line of defense로 빠르게 infection에 대응하는 역할에는 중요한 것을 보였다. 앞으로 다양한 질병 모델을 시도할 계획이라고 하였고, IEL depletion 모델 자체가 없던 이 분야에 새로운 기도 및 큰 기여를 한 것으로 보인다.

"Sulfides in the Gastrointestinal Tract Promote CD4 T cell Function and Mucosal Immunity"
 Speaker: Victor Band, Ph.D., National Institute of Allergy and Infectious Disease

장은 혐기성 환경으로 산소가 적을 뿐 아니라 황화수소(SH2)가 높은 환경이다. 본 연구는 장내의 Sulfide가 미치는 영향에 대해 연구한 내용이었다. 마우스 모델에서 sulfide를 제거하기 위한 방법으로 미국에서 pink medicine으로 알려져 있는 지사제인 Pepto-bismal (Bismuth subsalicylate가 주성분)을 쥐에게 경구 투여하는 방법을 사용한 것이 흥미로웠다. 마우스 장 내의 황화물을 제거했을 때, 장 세포의 cell proliferation marker가 감소했고, 여러 면역세포들이(more cytotoxic CD4 T cells) 바뀌었으며, Salmonella infection에 더 취약해지는 것으로 나타났다. 이러한 면역세포들의 변화 패턴은 sulfide의 농도와 비례하여 sulfide의 농도가 높은 ileum에서 duodenum/jejunum보다 더 뚜렷하게 보였다. Peyer’s patch에서도 CD4 세포 수가 감소하며, 그 외에 Fol-licular helper T cell, B cell의 수가 감소한 것을 보였다. 이러한 변화는 Germ free mouse에서도 동일하게 관찰되었기에, 저자는 이러한 면역세포들의 변화가 장내미생물과 무관하게 황화물의 역할인 것으로 보았다. 기존에 장내 여러 환경의 요소 중 anaerobic gas에 관해서는 oxygen 농도에 민감하게 반응하는 미생물의 growth에 대한 관점에서 생각되어지는데, 장내미생물의 growth 뿐만 아니라, 이와 독립적으로 면역 세포들의 growth 및 population에 영향을 줄 수 있다는 새로운 시각을 제시하였다.

2.1.4. Microbiome 

"Disruption of microbiota and intestinal epithelial interactions during early life drive childhood obesity"
 Speaker: Mariana Byndloss, Ph.D., Vanderbilt University Medical Center/Howard Hughes Medical Institute

유아기 때의 장내환경/미생물의 변화가 추후 HFD에 대한 비만에 미치는 영향을 마우스 모델에서 관찰한 연구 내용이다. 3주령(weaning 시기) 마우스에게 5주 동안 low-dose penicillin (Pen+)와 High-fat diet를 동시에 먹였을 경우, Pen-그룹에 비해 Pen+ 쥐들이 더 비만에 취약한 것을 확인하였다. 또한 Pen+ 쥐들의 소장에서 Ligilactobacillus murinus가 감소한 것을 확인하였고, Penicillin-resistant L. murinus를 먹였을 때에는 비만에 취약해진 것이 다시 Pen- 그룹과 비슷한 정도로 회복된 것을 보아 L. murinus가 항생제에 더 취약해진 비만의 메커니즘에 중요한 역할을 한다는 것을 보였다. RNA sequencing을 통해 Pen+그룹에서 lipid와 fatty acid metabolism 관련 유전자들이 많이 변한 것을 확인하였고, 이들의 fat absorption은 Pen-그룹과 차이가 없었지만 혈중 TG level이 증가한 것으로 보아, circulation으로의 lipid transport를 증가시킨 것으로 보았다. 5주에 걸친 treatment 동안 여러 바뀐 lipid metabolism 유전자 중, lipid digestion에 관여하는 Angptl4가 유일하게 2주 만에 그 변화(감소) 양상을 보였고, PPAR-γ가 이 유전자 발현을 관장하기에 소장에서 PPAR-γ를 KO 시킨 마우스를 활용하여 연구를 진행하였다. 3주령 마우스도 HFD와 Pen을 먹였을 때, litter mate 대조군에서는 Pen+ 그룹에서 더 살이 찐 것에 비해, KO 마우스에서는 Pen을 먹여도 fat이 증가하지 않은 것으로 보아 Penicillin이 비만을 더 취약하게 하는 메커니즘에 PPAR-γ가 중요하다는 것을 확인하였고, 무균 생쥐에 L. murinus만을 colonize했을 때, 소장에서의 PPAR-γ 발현이 증가하는 것을 확인함으로서 이 박테리아가 직접적으로 PPAR-γ 신호를 관장할 수 있다는 것을 보였다. 여러 microbiota-derived metabolite가 PPAR-γ 신호를 바꿀 수 있다는 것이 알려져 있다는 점에 착안해, L. murinus in vitro culture 상층액을 사용해 L. murinus를 이용할 수 있다는 것을 보였고, metabolomics를 통해 등장한 후보인 L. murinus가 분비하는 phenyllactic acid (PLA)를 쥐에게 먹였을 때 비만 증상이 완화된 것을 통해 이들이 sufficient 하다는 것을 확인하였다. 본 연구는 작년에 Cell host & microbe에 게재되었다 [3].

“Wheat fiber increases gut microbiota diversity and confers Bacteroides thetaiotaomicron-dependent, Treg-dependent protection against experimental colitis”
 Speaker: Grace Kim, Ph.D. candidate, Georgia State University

만성 장염(Colitis) 환자들은 원인 모를 복통으로 인해 식이섬유(dietary fiber; fiber)에 대한 인식이 좋지 않은데, fiber의 종류에 따른 효능 및 메커니즘에 대한 연구가 필요하다. 마우스에게 여러 가지 다른 fiber-rich diet를 먹인 후 Dextran Sodium Sulfate로 급성 장염을 유도했을 때, fiber 종류에 따라 장염을 악화시키기도, 보호하기도 하였는데, wheat fiber는 보호하였던 것에 착안해 그 메커니즘을 연구하였다. 흔히 fiber 연구에서는 fermentation에 의해 생성되는 short-chain fatty acids (SCFA) 관련 효능이 많이 알려져 있지만, 본 실험에서 사용된 wheat fiber의 경우, SCFA를 거의 생성하지 않았다. 대신 microbiota diversity(다양성)을 증가시켜서, 장내 균총에 의한 다른 메커니즘을 연구하였다. Wheat fiber의 장염 예방 효과는 microbiota-diversity가 줄어들었을 때에는 사라졌다. Altered Schaedler Flora (ASF; Germ free 마우스에 8개의 commensal species만 갖고 있어 germ free의 immunological/physiological defect를 보완함) 마우스에서는 Wheat fiber를 먹여도 장염을 보호하지 않았다. Wheat fiber를 먹은 conventional 마우스에서 Bacteroides thetaiotaomicron (B. theta 사람과 쥐 모두에서 commensal bacteria)가 증가했기에, 이 박테리아를 ASF에 colonize 시켰을 때, conventional에서 관찰되었던 wheat fiber의 장염 예방 기능이 회복되었다. 또한 Wheat fiber는 conventional 마우스의 대장 lamina propria에 있는 면역 세포들을 anti-inflammatory 한 방향으로 변화시켰는데, M1/M2 macrophage ratio를 비롯해 여러 anti-inflammatory 한 특징을 보였는데, 이러한 변화는 ASF에서 사라진 것으로 보아 microbiota-dependent 한 변화라고 볼 수 있다. B. theta를 더한 ASF 마우스에서는 Wheat을 먹였을 때, 다른 면역 세포들은 바뀌지 않았지만, M1/M2 macrophage ratio만 다시 Conventional의 양상으로 회복되는 것을 확인하였고, 대장 RNA sequencing 결과에서도 관련 유전자들이 바뀐 것을 확인하였다. Microbiota diversity를 상실했을 때 장염 예방 효과가 사라졌던 것에 비해, B. theta 한 가지 strain을 추가한 것만으로도 장염 예방 기능이 회복되고, 흥미로운 결과여. 또한 Wheat fiber가 regulatory T cell을 증가한 것에서 착안하여 추가적으로 만성 장염 모델인 T cell colitis model에서도 보호하는 것을 확인하였고, peripheral regulatory T cell (pTreg) KO인 CNS1 KO 마우스를 donor로 사용하였을 때, Wheat fiber를 먹여도 이러한 T cell colitis에서의 보호기능이 사라진 것으로 보아 pTreg가 wheat fiber 보호에 necessary 함을 확인하였다.

"The role of the gut microenvironment in shaping the intestinal microbiota and disease outcomes"
 Speaker: Carolina Tropini, Ph.D., University of British Columbia

Dr. Tropini는 장 연구를 할 때 흔하게 고려되지 않는 요소인 pH, 삼투압 등을 연구하는 장내 환경 연구가이다. 삼투압은 실제 미생물의 생존에 직접적인 영향을 주며, 특히 pathogen은 commensal 보다 삼투압에 더 내성이 강해 잘 자랄 수 있다는 결과를 보여주며, 장내 삼투압 환경이 무너졌을 때 pathogen의 영향력이 증가되는 점을 시사했다. 이번 학회에서 중점적으로 발표한 내용은 대장 내시경 할 때 쓰는 Bowel prep liquid이 장내 환경을 바꾸는데 어떠한 역할을 하는지에 대한 내용이었다. 임상 통계에 따르면 대장 내시경을 한 환자들의 30%가 이후에 steroid treatment를 받는다고 한다. 이것이 기존에 있던 질환 때문인지의 여부를 명확하게 밝히기가 애매한 점이 있지만, 이것에 착안해 연구를 시작하게 되었다고 했다. 쥐 실험을 통해 Bowel prep은 장내 환경을 짧은 시간 내에 드라마틱하게 바꾼다는 것을 보여주었다. 장내미생물들이 대거 씻겨 나갈 뿐만 아니라, pH, 삼투압 등의 환경이 바뀌었고, 심지어 장점막(mucus layer)도 짧은 시간 내에 파괴된 것을 볼 수 있었다. Bowel prep을 한 쥐들은 Salmonella와 같은 병원균 감염에 더 취약했는데, 이런 장내 환경 변화를 생각했을 때 예상되는 결과였다. pH, 삼투압 등의 장내 환경은 내시경 24시간 뒤에 회복되는 반면, microbiota 및 mucus layer는 회복되는데 더 오래 걸리는 것으로 보였다. 실제 대장 내시경은 건강한 사람보다는 환자들이 검사 및 치료를 위해 하는 경우가 많기에, 장염을 일으킨 쥐와 건강한 쥐를 비교한 결과, 장염을 유도한 쥐는 bowel prep을 한 뒤 더 악화된 장벽 inflammation과 망가진 장내 환경 마커들을 확인하였다. 임상과 밀접한 관련이 있는 연구였기에, MD들의 질문이 많았고, 내장 내시경 직후에 probiotics을 처방하여 장내 환경 회복을 돕는 것이 필요한지에 대한 내용도 대두되었다. Dr. Tropini는 이러한 것들은 추후 실험이 필요한 부분이지만, 분명한 것은 건강한 사람일지라도 대장 내시경 후에는 장이 큰 변화를 겪었다는 것을 인식하고, street food (salmonella 감염 위험이 큰)를 피하는 것을 추천했다.

2.2. Poster session

”Antibiotics damage the colonic mucus barrier in a microbiota-independent manner.”
 Presenter: Michal Werbner, Ph.D., Bar-Ilan University, Israel (PI: Shai Bel, Ph.D.)

항생제는 여러 병원균 치료 및 장내미생물 연구에도 많이 사용된다. 선택적으로 박테리아를 죽이는 메커니즘으로 알려져 있기 때문이다. 항생제를 투여하였을 때 장내 세균만 선택적으로 공격/영향주는 것이 아니라, 장내 환경을 전반적으로 많이 바꾼다는 것은 이미 어느 정도 알려져 있던 부분이었지만 본 연구에 따르면 항생제가 주는 장내 환경 변화가 장내 세균과 무관하게 일어난다는 것을 설명한다는 것이 흥미로웠다. 네 종류의 항생제(Ampicillin, Metronidazole, Neomycin, Vancomycin)를 쥐에게 하루에 2번, 3일 동안 먹였을 때 대조군에 비해 mucus layer(점막)가 현저하게 얇아져 있던 것을 FISH staining으로 확인하였고, 박테리아와 장점막 간의 거리도 현저하게 짧아져 있었다. 하지만, 이들의 microbiota를 무균 생쥐(Germ free mouse; GF)에게 Fecal Microbiota Transplant (FMT)하였을 때에는 이러한 장내 변화가 일어나지 않았고, 동일하게 Vancomycin을 먹인 SPF 마우스와 GF 마우스를 비교하였을 때, GF에서도 장내 환경 변화가 일어나는 것을 확인하였다. 대장(colon) RNA sequencing 결과 SPF와 GF 모두에서 변화된 pathway는 autophagosome degradation, ER stress, bacteria invasion of epithelial cells (FISH staining에서도 확인된 바)였다. GF에서 ex vivo method를 사용하였을 때 장을 vancomycin과 incubate 한지 45분 만에, mucus-growth rate이 현저하게 감소된 것을 확인할 수 있었다. 그리고 Vancomycin을 먹인 쥐에 ER stress를 줄여서 mucus secretion rate을 회복한다고 알려진 bile acid의 한 종류인 Tauro ursodeoxycholic acid (TUDCA)를 사용했을 때, vancomycin에 의한 훼손된 장점막 다시 회복되는 것을 확인하였다. 항생제를 쓰는 주목적이 특정 세균을 타깃하여 죽이는 것인데, 그 역할 외에 ER stress를 유도하고, 장점막에 영향을 준다면, 치료 및 연구에서 항생제 사용하기 전 고려해야 할 사항이 더 늘어날 것으로 보인다. 학회 기간 동안 이 연구는 Science advances에 게재되었다 [4].

“Reduced surveillance behavior and villous distribution of gamma delta intraepithelial lympho-cytes precede the onset of Crohn’s disease-like ileitis.”
 Presenter: Natasha Golovchenko, Ph.D. candidate, Icahn School of Medicine at Mount Sinai (PI: Dr. Karen Edelblum)

γδ T cell은 αβ T cell에 비해 그 양도 적고 기능(인식하는 antigen 등)도 덜 알려져 있다. γδ-T cell 중 가장 많은 population을 차지하는 것은 γδ Intraepithelial lymphocytes (IEL)이다. 이들은 conventional T cell와 달리, peyer’s patch나 lamina propria에 위치하지 않고, IEL이라는 이름대로 epithelial cell 근처에 존재하며, 장 면역에 first line of defense로의 역할을 한다. 본 연구는 Crohn’s disease(크론병) 환자들의 장에서 이러한 γδ IEL의 수가 감소된 것에 착안해, 크론병 발병 초기 단계에서의 γδ IEL의 역할을 연구한 포스터였다. TNF ΔARE/+ 마우스는 8주경 ileitis가 spontaneous 하게 발병하는데, onset 단계인 4주부터 이 마우스의 γδ IEL를 관찰할 때, WT littermate에 비해 5주부터 γδ IEL의 수가 절반 이상 줄어든 것을 확인할 수 있었다. 또한 γδ T cell만 선택적으로 fluorescence를 발하는 마우스 모델을 활용하여 γδ IEL의 위치 및 종류를 파악했을 때, onset 단계에서 villi tip에 주로 위치하는 것을 확인했다. γδ IEL 분야에서 새로운 그들의 위치적 정보를 제공한 것이 흥미로웠다.

3. 총평

전반적으로 GI의 다양한 분야의 권위자들의 연구를 직접 듣고 토론할 수 있어 유익했다. GI 연구자들이 모여 장내 환경의 다양한 요소를 고려하여, 다양한 시각에서 다시 볼 수 있을 수 있는 기회로 삼을 수 있는 것이 특징이다. 개인적으로도 여러 인사이트와 아이디어를 얻는 유익한 시간이었다. GI 연구 분야가 다양하기에, 그 해에 누가 참석하느냐에 따라 학회의 내용이 많이 달라질 수 있다는 점(예를 들어 다음 학회의 organizer를 투표하는 과정에서, GI의 큰 분야인 Enteric nerve system을 연구하는 사람은 거의 없어서 그 부분을 보완하고 싶다는 의견이 있었음), 본인의 분야가 아니면 완벽하게 이해하기는 어려운 면이 있지만, 자신의 분야의 틀/한계에서 벗어나 GI의 총체적인 면을 이해할 수 있게 되고 특히 collaboration 및 네트워킹의 기회가 많은 것이 큰 장점/특징이다. 발표 중에도 적극적으로 Lab 홍보를 하고 일자리를 구하는 대학원생들도 어필하는 것이 자연스러운 분위기다. Key stone과 비슷하게 소규모의 학회라, 확실히 학회가 끝나고 나면 많은 사람들과 이야기 나눌 수 있는데, 평소 같은 랩/institution사람들과만 discussion 하는 것에서 벗어나 새로운 사람들과 scientific discussion을 할 수 있는 것이 흥미로운 기회였다. 실제 참석자/발표자들 중 현재는 independent PI인데 자신이 학생/초년 연구자일 때부터 이 미팅에 왔고 그때 만난 사람들과 지금도 collaborate 하는 등 friendly 한 분위기가 전제되어 있어서, 미국 내 GI 연구자들과의 교류 및 연구를 꿈꾼다면 추천할 만한 학회이다.

그림 3. 학회 장소인 Banff Centre for Arts and Creativity 풍경 및 학회 장소 근처 Bow river의 모습

4. 참고문헌

==>첨부파일(PDF) 참조