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문규식
문규식(Kyu Shik Mun) 저자 이메일 보기
Cincinnati Children's Hospital Medical Center
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Patient-derived pancreas-on-a-chip to model cystic fibrosis-related disorders

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

: 안녕하세요. 저는 미국 오하이오 주에 위치한 신시내티 (추신수 선수가 일년간 머물렀던 도시) 어린이병원에서 연구원으로 일하고 있으며, 백인에게 많이 걸리는 유전 질환 중 하나인 Cystic Fibrosis (CF) 라는 질병에 관련해서 연구를 하고 있습니다. CF는 표피세포의 Cystic Fibrosis Transmembrane conductance Regulator (CFTR) 이라는 채널이 제대로 작동하지 않아 장기의 표면에 끈적이는 점액질이 쌓이게되고 두꺼워 지면서 호흡곤란을 유발 할 뿐만 아니라, 세포의 기능도 마비시키고, 세포의 감염을 일으키는 무서운 질환입니다. 여러가지 합병증이 발현 되어 일상 생활을 하기 힘든 경우가 많은데, CF 환자들은 시간이 지날 수록 당뇨에 걸릴 수 있는 확률이 아주 높게 보고되고 있습니다. 40대가 되면 거의 둘 중 한명은 당뇨에 걸린다고 합니다. CF 환자가 당뇨에 걸리게 되면 당뇨가 없는 CF 환자에 비해 폐의 기능이 현저히 떨어지고, 영양분을 제대로 공급 받지 못해 수명이 급속도로 줄어든다고 합니다.

제 논문에서는 왜 CF 환자가 당뇨에 걸리게 되는지 새로운 메카니즘을 제시 하였는데, 이 연구를 위해 췌장세포 (pancreatic ductal epithelial cells 과 인슐린을 분비하는 islet cells) 들을 수술후 버려지는 췌장조직으로부터 추출 해서 사용 하였으며, 췌장의 구조와 기능을 모방한 microfluidic device (pancreas-on-a-chip) 를 개발하여 왜 CF 환자가 당뇨에 많이 걸리는지를 규명하였습니다. 추출한 두가지의 췌장세포를 실제 췌장의 구조와 흡사하게 pancreas-on-a-chip에 co-culturing 하여 pancreatic ductal epithelial cells의 CFTR 채널이 기능을 제대로 하지 못 할 때, islet cells 에서 인슐린이 제대로 분비되지 않음을 밝혀냈습니다. 이는 향휴 CF 환자의 치료법에 도움을 주리라 기대됩니다.

2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.

: 저는 Cincinnati Children's Hospital Medical Center 소속으로 Dr. Naren 연구실에서 일하고 있으며, 저희 병원은 수 많은 우수한 의사들과 연구진들이 협업하여 환자를 위해 일하고 있습니다. 조금 슬픈 내용이긴 하지만, 제가 필요로하는 췌장 세포는 췌장염 환자로부터 공급받고 있어요. 유전적으로 어릴적부터 췌장염에 걸린 환자중, 극심한 복통으로 인해 일상 생활을 할 수 없는 췌장염 환자는 Total Pancreatectomy with Islet Autotransplantation (TPIAT) 라는 수술을 받게 되는데, TPIAT에 관해 간단히 설명드리면, 췌장 전체를 제거후 인슐린과 글루카곤을 분비하는 Islet cells을 추출해서 간에 주입을 하게 됩니다. 그럼 그 islet cells들이 간에서 정착을 하여 인슐린과 글루카곤을 분비 하면서 혈당을 조절 하게 됩니다.

췌장염환자뿐만 아니라 여기 신시내티 어린이 병원에서는 어렵고 까다로운 수술도 많이 이루어지고 있다고 합니다. 다시말해 patient-derived primary cells 들을 다룰 수 있는 기회가 많을거에요. 사람들의 질병과 관련하여 연구를 하시고자 하시는 분들은 저희 병원쪽도 눈여겨 보세요.

3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

: 연구활동을 하는 사람들이라면 하나같이 연구 결과가 좋을때, 그리고 어떠한 어려운 상황을 극복했을 때 자부심과 보람을 느끼리라 생각 됩니다. Pancreas-on-a-chip 은 두개의 cell culture chambers 와 아주 얇은 porous membrane으로 구성되어 있는데 porous membrane이 너무 얇아서 control을 할 수 가 없었습니다. Pancreas-on-a-chip이 완성되기 까지 무려 일년이라는 세월을 보내면서 좌절에 좌절을 맛봐야 했었는데, 그런 좌절 속에 많은 것 들을 배웠고, 이제는 새로운 디자인의 microfluidic device도 손 쉽게 만들수 있게 되었습니다. 실패는 성공의 어머니라는 말이 있듯이, 끝까지 포기 하지 않는다면 좋은 결과는 반드시 따라 올 것이라는 생각이 듭니다.

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

: 저희 연구실에 매년 여름마다 summer project을 통해 연구를 배우러 오는 친구 들이 많은데, 제가 꼭 해주는 얘기는 많이 배우고, 경험을 많이 하라는 것이에요. 실험실 생활을 하든, 회사 생활을 하든, 그곳에 있는 장비는 모두 작동해보고 습득하는 것이 훗날 연구활동을 하는 데에 있어서 도움이 많이 될 것 입니다. 제가 학부때 AutoCAD 프로그램을 어떻게 사용하는지 배웠었는데 지금 microfluidic device를 디자인 하는데에 있어서 아주 유용하게 쓰고 있듯이, 배움에는 배부름이 없어야 할 것 같습니다.

두번째로는 연구논문을 많이 읽으라는 것이에요. 처음 일을 배운다면 그 분야, 맡은 project에 관련한 review논문이 연구에 있어서 도움을 많이 줄 것이구요, 논문을 많이 읽다보면 정보 습득 능력이 향상 될 뿐만 아니라, 논문을 작성 할 때도 도움이 많이 될 거에요.

유학을 준비중이시라면, 영어공부는 필수적으로 하셔야 해요. 미국가서 영어로 대화하면 늘겠지, 라는 생각으로 오신다면 많이 힘드실거에요. 여기 현지 사람들도 처음에는 대화가 잘 안통해도 이해해주고, 대화해줄 거에요. 하지만 그런 일상이 지속적으로 반복된다면, 대화하는 시간 자체가 점점 줄어들테고, 본인 스스로도 부담을 느껴 대화의 문을 닫게 되는 경우가 많아요.

5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

: 현재로써는 Pancreas-on-a-chip에 여러가지 센서를 부착하여 환자의 질병을 효율적으로 detecting 할 수 있는 방법과 치료 할 수 있는 방법을 연구 하고자 합니다. 그리고 3D Bioprinter를 이용해 췌장을 제거해야 하는 환자를 위해 인공 췌장을 만드는 것이 크나큰 목표입니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들....

: 우선 제 논문과 관련된 내용들이 이 곳 한빛사를 통해 소개되어 영광이구요, 감사의 말씀을 전합니다. 한가지 바램이 있다면, 제 논문이 Organoids를 다루시는 분들이나 microfluidic device를 다루시는 분들 또는 지금 막 시작 하시는 분들께 조금이나마 도움이 되었으면 합니다. 
 

 등록일 2019-09-03
Category: Cell_Biology
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