1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
현대사회에서 평균 수명이 높아지고, 삶의 질의 우선 순위가 높아짐에 따라 궁극적으로 줄기세포 치료를 위한 줄기세포 노화연구 (stem cell aging)의 중요성이 높아지고 있습니다. HSC aging연구는 마우스 모델에서 비교적 많은 연구가 이루어졌지만, 인간의 경우 고연령 환자에게서 골수등 샘플을 얻기 어렵고, 임상 실험의 어려움이 있습니다. 대안으로, 영장류는 인간과 염기서열의 일치성이 높고, 조혈모 시스템 및 HSC의 성상이 매우 유사하기에 연구의 가치가 높다고 알려져 있습니다. 이에 저는 저연령/고연령 영장류에 각기 골수 이식을 진행하고 HSC의 조혈작용을 genetic barcoding system으로 추적하는 연구를 진행하고자 하였습니다. 하지만 우선, 고연령 영장류를 확보하는 것은 쉽지 않았습니다. 일반적으로 영장류 골수이식은 3-4연령에서 진행하는데, 저의 경우 미국 전역에서 실험에 적합한 영장류를 구하고자 노력했고, 운이 좋게 18, 25연령의 영장류에서 골수이식 실험을 진행할 수 있었습니다. 이는 약 25-30세의 영장류 (rhesus macaque) 평균 수명을 고려할때, 인간으로 치면 약 60-80세에 해당하는 나이입니다. 고연령인만큼 골수이식 및 후처치를 진행하는데에 쉽지 않은 과정이 있었지만, 그 과정에서 노하우를 터득하고, 관련 기술을 발전시켜나가며 데이터를 모을 수 있었습니다.
결과적으로, 저연령 영장류에 비해 고연령 영장류는 HSC 기능이 저하되어 있었고 (delayed emergence of multipotent HSCs), 이에 따라 각 혈액 세포로의 분화가 일부 영역으로 편중되어 있었습니다 (myeloide-biased, B-cell biased). 또한 현재 혈액학 (hematology)에서 가장 활발히 논의가 되고 있는 현상인 노화에 따른 단일 클론 조혈 현상 (clonal hematopoiesis; 노화에 따라 ‘단일 클론에서 형성되는 혈액 세포 vs 전체 혈액 세포의 비율’이 증가되는 현상. 즉, 혈액 세포 클론의 다양성이 감소하여 혈액 종양의 확률이 증가할 수 있다)을 고연령 영장류에서 최초로 발견하여 보고할 수 있었습니다. 확립된 고연령 영장류 골수 이식 모델을 통해서 향후 노화된 HSC기능 향상 연구, 단일 클론 조혈 현상과 돌연변이의 상관관계 연구등 다양한 후속 연구를 발전 시켜 나갈 것으로 기대하고 있습니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.
저는 한국에서 중간엽 줄기세포 (MSCs; mesenchymal stem cells)의 노화연구를 주제로 박사학위를 받았으며 (PI: 강경선 교수님), 더 다양한 줄기세포노화 연구를 진행하고자 조혈모 줄기세포(HSCs; hematopoietic stem cells) 연구를 하는 기관을 찾아 미국 국립보건원 (NIH; National Institute of Health)로 오게되었습니다. NIH에는 총 27개의 연구기관/센터로 구성되어 있으며 각 기관은 특정 질병 혹은 신체 기관 특이적 연구를 수행하고 있습니다. 현재 제가 연구하고 있는 곳은 국립 심장, 폐, 혈액 연구기관 (NHLBI;National Heart, Lung, and Blood Institute)내의 혈액학 연구소 (Hematology branch,
https://www.nhlbi.nih.gov/node/80015)입니다. 그 중에서도 제가 속한 연구실 (Molecular hematopoiesis section, PI: Cynthia E. Dunbar)은 영장류 (non-human primate)를 이용해 HSC 골수 이식 연구를 지난 약 25년간 진행해오던 연구실입니다. 영장류를 이용해 저의 연구 주제인 stem cell aging을 연구한다면 임상적으로도 유의미한 연구 결과를 도출할 수 있을 거란 확신에 박사후 연구원으로서 이곳에서 관련 연구를 이어가고 있습니다.
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
만능줄기세포 (배아줄기세포, 유도만능줄기세포)와 달리 성체에 존재하는 성체줄기세포 (adult stem cells)는 개체가 성장하고 노화함에 따라 점진적으로 그 기능에 변화를 입게 됩니다. 성체줄기세포 노화 연구는 장기 재생, 면역 반응등 다양한 줄기세포기능들이 노화에 따라 어떻게 변하는가를 연구하는 학문으로 비교적 짧은 역사를 가진 학문입니다. 저는 중간엽 줄기세포 (MSCs) 노화에 이어 조혈모 줄기세포 (HSCs) 노화연구를 진행하고 있으며, 다양한 줄기세포 노화연구를 진행할 기술력과 경험을 갖출수 있었던 것에 감사하고, 또 자부심을 가지고 있습니다. 더욱이 중간엽 줄기세포와 조혈모 줄기세포는 골수내에서 서로 긴밀히 상호작용을 이루고 있기에, 향후 두 줄기세포에 대한 이해가 복합적인 신체 반응 연구에 도움이 될 것으로 기대하고 있습니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
제가 연구하는 혈액학 분야는 임상과 밀접한 관련이 있습니다. 예를 들어 혈액학 관련 학회에 가면 기초 연구와 임상 연구가 거의 절반씩 발표되는 것을 볼 수 있습니다. 따라서 기초 및 임상, 상호간의 커뮤니케이션이 활발히 이루어 질 수 있는 연구소에 장점이 있다고 생각합니다. 그렇지 않더라도 기초와 임상에대한 연구동향을 함께 follow-up하는 것이 도움이 된다고 생각합니다.
그리고 혹시 NIH로 포닥을 생각하시는 분이 있으시다면, 보건복지부에서 지원하는 NIH포닥 지원사업을 지원하시는 것도 좋은 방법이라 생각됩니다 (
https://www.fic.nih.gov/programs/pages/korea-visiting-scientists.aspx). 혹은 관련 홈페이지에서 job opening이 있는 것을 확인하고 직접 컨택하시는 방법도 있습니다 (
https://www.training.nih.gov/career_services/postdoc_jobs_nih). NIH내에 한국 과학자 커뮤니티 홈페이지가 있으니, 이곳에서 정보를 얻으시는 것도 추천해드립니다 (
http://nihksa.org/xe/index.php?mid=home&vid=KSA).
5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
저는 현재 CRISPR/Cas9을 이용해 HSC에 원하는 유전자 조작을 가하여 영장류 질병 모델을 구축하는 후속 연구를 진행중입니다. 앞서 소개해드린 단일 클론 조혈 현상 (clonal hematopoiesis)을 영장류에서 성공적으로 만들고 학회에서 발표하였고 (2017 ASH; American Society of Hematology,
http://www.hematology.org/Newsroom/Press-Releases/2017/7171.aspx), 해당 논문을 마무리하고 있습니다.
앞으로도 영장류 혹은 인간 줄기세포에서 Genetic barcoding, CRISPR/Cas9을 이용한 줄기세포 노화연구를 이어나가고 싶습니다.