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박종찬
박종찬(Jong-Chan Park) 저자 이메일 보기
서울대학교 의과대학, University College of London
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  CV updated 2022-07-20 13:31
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Multi-Omics-Based Autophagy-Related Untypical Subtypes in Patients with Cerebral Amyloid Pathology

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

- 알츠하이머병과 같은 퇴행성 뇌질환의 경우, 다양한 원인이 작용하여 발생하는 Polygenic disease인 경우가 많습니다. 이는 질병의 대표적인 형질 (Phenotype)을 조절하려는 노력을 넘어서서, 그 안에 존재하는 환자의 하위 군집 (아형)을 발견하고 그 원인을 규명하는 것이 매우 중요함을 시사합니다. 즉, 환자의 아형을 밝히는 것은 해당 질병의 환자 맞춤형 치료를 위한 약물 개발을 위해서 필수라고 생각합니다. 이에 최근 연구들은, 단순한 Conventional drug discovery전략에서 벗어나 Computational methods와 Biological approach를 결합한 Bio-convergence (생물융합) 연구를 통해 조금 더 systemic하게 질병의 원인을 파악하려는 노력을 하고 있습니다. 본 연구는 170명의 알츠하이머병 환자를 대상으로 비지도 다중 오믹스 분석 (Unsupervised Multi-Omics Analysis)을 통해 환자의 아형을 발견하고, 종적 추적연구를 통해 그 원인을 찾아내어 뇌 오가노이드, 미세아교세포, 실제 환자 뇌 전사체 데이터 등을 통해 검증을 진행하였습니다. 이는 알츠하이머병 연구에서도 Bio-convergence 기법을 활용한 환자 맞춤형 정밀의학 신약개발 연구가 가능함을 보여주는 단적인 예라고 생각합니다.

- 본 연구는 Multi-modal 데이터의 생산 (한국) - 데이터의 처리 및 분석 (영국)으로 나누어 진행된 한-영간 Collaboration 연구입니다. 본 연구자는 양국의 지도교수님과 함께 본 연구를 총 관할하며 제 1저자로써 모든 연구를 앞장서서 진행해왔습니다. 2019년 초부터 영국, 포르투갈, 한국 등에서의 출장 및 미팅을 시작으로, 영국측 지도교수님 이신 Prof. Sir. John Hardy의 초청으로 University College London에서 Post-doc Fellow로 일하며 연구를 진행하였었습니다. 물론 코로나로 어려운 시기에 영국에 있다 보니 아름다운 영국이란 나라를 즐길 시간은 다소 부족하였지만, 그만큼 연구에 몰두하여 좋은 성과를 낼 수 있었다고 생각합니다.

2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.

- University College London (UCL)은 런던의 중심부에 위치한 세계대학순위 8위의 명문 대학교입니다. Professor John Hardy, Karen Duff, Bart De Strooper, Nick Fox, Henrik Zetterberg와 같은 치매 연구의 세계적인 대가들이 속해 있으며, 특히 저는 알츠하이머병의 가장 중요한 유전자인 APP의 mutation을 최초로 밝히신 Prof. Sir. John Hardy의 지도아래 Post-doc fellow로써 연구를 진행하였습니다. John Hardy 교수님은 영국의 기사작위를 수여받으실 정도로 매우 저명하신 연구자이시며, 해당 연구실에서 연구한 것이 저에겐 참으로 영광스러운 일이었습니다.

- 또한 저의 한국 석/박사과정 지도교수님이신 서울대학교 의과대학 묵인희 교수님의 연구실은 명실상부한 알츠하이머병 연구의 Leading Group입니다. 항상 물심양면 지원을 아끼지 않으시며 좋은 가르침을 주시는 교수님과 함께 연구하는 것은 너무나도 행복한 일이었습니다. 저는 본 연구실에서 Training 하는 동안 연구자 본인이 직접 실험하여 축적된 Database (서울대병원의 KBASE Cohort를 사용)는 본 Multi-Omics 연구 진행에 크게 일조하였으며, 제가 가진 역분화줄기세포 유래 뇌 오가노이드 및 미세아교세포 배양 기술 또한 본 연구의 최종 validation을 진행 (Revision) 하는데 핵심적인 역할을 하였습니다. 제가 한국으로 돌아와 본 연구의 Revision을 진행하는 과정에서는, 치매극복연구개발사업단 그리고 서울대학교 의과대학 신경과학연구소의 일원으로써 연구교수라는 직책과 함께 학생 지도 및 추가 연구를 성실히 수행하였습니다.

3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

- 저는 10년째 알츠하이머병을 연구하며, 치매와 같은 다원인성 질환의 치료제 개발은 융합과학적 접근이 반드시 필요함을 깨닫게 되었습니다. 따라서 이를 위해 Bio-convergence (생물융합) 연구를 지향해 왔으며, 뇌 오가노이드를 활용한 생물학적 실험 (Biological Experiments)를 기본으로 하면서도 타겟 약물의 선정을 위한 신호전달체계의 이해를 위해서는 Computational Methods의 도입을 적극 추진하고 있습니다. 본 연구자의 이러한 기반 기술은 비단 치매 연구 뿐만 아니라 여태껏 극복하지 못한 수많은 질병 연구에서도 적용이 가능하기에 제 연구에 크게 자부심을 느끼는 바이며, 추후 감사하게도 PI가 된다면 제 연구실의 큰 자산이 될 것이라 생각합니다. 또한 저의 기연구를 통해 도출된 신약후보물질 (Park et al., Nat Commun., 2021)과 본 연구를 통해 도출된 Autophagy 기반 환자 아형의 발견은 알츠하이머병의 정밀의학 연구를 통한 맞춤형 약물 개발의 초석이 될 것이라 생각합니다.

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

- 다중 오믹스를 이용한 연구는 데이터의 확보에 상당한 시간이 소요되는 만큼 강한 인내를 필요로 하는 일인 것 같습니다. 또한 환자 유래 뇌 오가노이드를 이용한 실험들도 역분화 줄기세포의 제작부터 성숙한 뇌 오가노이드의 배양까지 150일 이상의 시간을 투자해야 하는 장기 레이스 인 것 같습니다. 따라서 체계적인 실험 계획과 데이터의 분석 전략이 수반되어야, 시간적 delay를 최소화하고 효율적인 연구를 진행할 수 있다고 생각합니다. 이처럼 오랜 연구기간이 걸리지만, 그만큼 값진 실험 결과를 얻을 수 있을 것이라 스스로 믿으며 연구에 몰두하면 좋을 것 같습니다.

5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

- 앞으로도 뇌 오가노이드를 활용한 생물학적 검증을 기반으로 Bio-convergence 연구를 통한 치료제 타겟 발굴 연구를 계속할 계획입니다. 특히 이번 연구에서 소개된 Brain Assembloid (뇌 오가노이드 + 미세아교세포 공배양 모델)을 활용하여 더 많은 연구를 진행할 계획이며, 유전형 별 타겟 치료제 발굴을 위해 CRISPR-Cas9 기법의 활용과 Single-cell and spatial transcriptomics와 같은 기술 등을 통해 알츠하이머병의 정밀의학 기반 맞춤형 치료제 발굴 연구에 몰두할 계획입니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....

- 이번 프로젝트가 좋은 성과로 이루어질 수 있도록 물심양면 지원해주신 영국의 John Hardy 교수님과 한국의 묵인희 교수님께 진심으로 감사의 말씀과 존경을 표하고 싶습니다. 또한 얼마전 태어난 저의 아들 준우와 고생한 아내 그리고 부모님과 모든 가족들에게도 고맙고 사랑한다는 말을 전하고 싶습니다. 앞으로 더욱 더 훌륭한 연구자로 성장하여 깊이 있는 연구 결과를 낼 수 있도록 최선을 다하겠으며, 이렇게 제 연구를 소개할 기회를 주신 한빛사 관리자 분께도 감사의 말씀을 전합니다. 감사합니다.

#다중오믹스 #바이오융합 #뇌 오가노이드
Category: Nanobio
등록일 2022-08-01
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