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Q. 선정된 연구성과의 내용과 의의는 무엇인가요?
현재 알츠하이머병의 확진을 위해서 PET, MRI 등의 뇌영상검사 혹은 뇌조직 생검/부검이 필요합니다. 하지만, 뇌조직 검사는 샘플 채취의 어려움 및 사후 판별 가능한 사항으로 진단에 적용하기 매우 어렵고, 뇌영상검사는 비용 측면에서 접근하는데 어려움이 있습니다. 본 연구성과는 검사에 대한 거부감이 낮은 혈액검사로 알츠하이머병 발현 여부를 쉽고 빠르게 진단할 수 있는 가능성을 제시했다는 것에 가장 큰 의미가 있는 것으로 생각합니다. 뿐만 아니라, 의료현장에서 신경과 혹은 정신과 전문의 선생님들께서 알츠하이머병 진단 및 예후 관찰에 매우 유용하게 활용하실 수 있는 기술로도 의미가 있다고 할 수 있습니다.
본 연구에서 혈액 내에 존재하는 아밀로이드베타 중에서 응집체 형태로 존재하는 것들의 양을 정확하게 확인할 수 있는 방법을 CLASS (Comparing Levels of Abeta by Self-Standard)라고 명명하고 사용하였습니다. 이를 위해서, 두 가지 핵심기술이 활용되었는데, 첫 번째 기술은 응집체를 단량체 (monomer)로 풀어주는 진단프로토콜이고, 두 번째 기술은 혈액 (혈장) 내에 밀리리터당 주로 수에서 수십 피코그램 수준으로 존재하는 아밀로이드베타를 정확하게 검출해 내는 바이오센서 기술입니다. 혈중 바이오마커의 농도를 측정하여 일정 수준 이상이면 질병을 의심하고 이하면 정상으로 판별하는 기존의 혈액검사 방법의 틀을 벗어나 바이오마커의 응집하려는 생물학적 특징을 진단에 적용하고, 극저농도의 정확한 양을 검출할 수 있는 새로운 바이오센서를 개발하여 활용한 것이 임상시료 분석에서 90 % 이상의 민감도/특이도를 얻을 수 있었던 가장 큰 기반이라고 할 수 있습니다.
Q. 해당 연구분야의 최신 연구의 흐름은 어떤가요?
알츠하이머병 혈액 진단 기술은 최근 많은 발전이 있어서 이미 실용화 단계에 접어 들었다고 할 수 있습니다. 최근에는 다양한 바이오마커를 발굴하고 조합하여 진단 정확도를 높힐 수 있는 연구가 활발히 진행되고 있고, 개발된 혈액 진단 결과와 뇌영상 검사 결과 등을 융합하여 인공지능을 활용한 머신러닝 혹은 딥러닝 기반 진단 정확도 증진 및 조기 진단/예측에 활용하고자 하는 노력이 진행되고 있다고 할 수 있습니다.
Q. 함께 진행한 연구진을 소개 부탁합니다.
저는 현재 경희대학교 의과대학에 재직하고 있습니다. 이 연구는 제가 한국과학기술연구원 (KIST)에 재직하고 있을 때인 2014년부터 시작되었습니다. 종합연구소의 특성을 잘 살려서 다양한 분야 간의 융합연구를 통해서 좋은 결과를 얻었다고 할 수 있습니다. 저는 전자공학 박사학위를 소지하고 전자소자 기반의 바이오센서를 개발하는 연구자인데, 개발 초기에 한국과학기술연구원 뇌과학연구소에서 함께 근무하던 김영수 교수님 (현재 연세대학교 약학과 및 융합과학공학부)과 힘을 모아서 본 연구를 열정적으로 진행하였습니다. 공동연구나 융합연구를 하다보면 오해로 인해서 마음이 다치거나 감정이 상하는 경우도 많은데, 저는 김 교수님과 단 한번의 오해와 상처 없이 끈임없는 소통과 노력으로 목표를 향해 함께 정진할 수 있었습니다. 실제 실험을 꼼꼼히 진행한 유용경 박사가 가장 큰 수고를 하였습니다. 바이오센서 제작과 성능 증진을 위해서 김혜진 박사와 채명식 박사, 정다혜 연구원, 김진식 교수님 (현재 동국대학교 의생명공학과 교수)의 노력이 집중되어서 좋은 성과를 얻을 수 있었습니다. 개발된 진단프로토콜과 바이오센서의 임상유의성 확인 목표를 달성하기 위하여 서울아산병원 신경과 고재영 교수님, 노지훈 교수님, 한국원자력병원 핵의학과 임상무 교수님, 변병현 교수님 연구팀에서 환자군과 대조군을 형성하여 주시고 진단, 채혈, 임상 유의성 검증을 해주셨습니다. 오랜 기간 본 연구에 임해주신 모든 공동연구자 선생님들과 문길주 원장님 (현 UST 총장), 이병권 원장님, Dennis Choi 소장님 등 한국과학기술연구원 관계자 분들께 깊이 감사드립니다.
Q. 현재 해당 연구분야의 한계는 무엇인지, 향후 연구방향과 계획이 궁금합니다.
알츠하이머병 관련 한계는 김영수 교수님의 인터뷰에 너무 잘 서술되어 있어서, 저는 고감도 바이오센서 개발에 한정하여 한계를 말씀드리고자 합니다. 밀리리터 당 피코그램 이하로 존재하는 생체물질을 검출하기 위하여 개발된 나노바이오센서들이 매우 다양하게 있는데, 실제로 상용화에 다가간 기술은 극히 일부입니다. 나노바이오센서의 고감도라는 큰 장점을 활용하기 위하여, 실제 임상시료 환경에서도 잘 동작하는 나노바이오센서를 최초 개발단계서부터 고려해야 합니다. 개발 후에 임상 시료 분석에 적용하는 것이 아니라, 2만 가지 이상의 생체물질이 존재하는 임상 시료 환경에서도 감도를 유지할 수 있는 방안을 개발 초기에서부터 고려한 우수한 바이오센서 개발에 노력을 기울여야 합니다. 저희는 전기적 및 물리화학적 방법을 활용하여 임상 시료 환경에서 적응성이 향상된 고감도 나노바이오센서를 개발하고 있고, 이렇게 개발된 나노바이오센서는 알츠하이머병, 파긴슨 병과 같은 퇴행성 신경질환과 각종 암등 다양한 질병의 혈액 진단에 활용하는 것을 향후 연구방향을 설정하고 연구를 진행 중에 있습니다.
Q. 평소 연구주제에 대한 선택과 아이디어를 어떻게 얻으시는지?
저희가 연구하는 분야가 대표적인 융합학문 분야입니다. 융합학문은 두 개 이상의 학문이 합쳐져서 새로운 학문이 만들어 진 것이라고 할 수 있습니다. 제 전공분야는 잘 알고 있지만 융합대상 학문에 대한 지식은 아무래도 부족한 부분이 많이 있습니다. 스스로 공부하고 논문 읽고 궁금증을 해결하려고 노력하지만 가장 좋은 선생님은 그 분야 전문가와 만나서 이야기 하는 것입니다. 위 논문의 경우도 알츠하이머 치료제 및 진단법을 연구하시던 김영수 교수님과 연구결과가 잘 나오지 않아서 머리를 비우는 의미에서 함께 커피 마시며 웃고 이야기하다가 결정적인 해법을 찾게 되었습니다. 지금은 개발한 바이오센서의 응용분야가 의료 분야이고 의과대학 소속이므로 자연스럽게 의사선생님들과 이야기를 해서 니즈 (needs)를 먼저 파악하고 맞춤형으로 진단 바이오센서를 개발하고자 노력하고 있습니다.
Q. 과학자로서 연구활동 중 아쉬운 점이나 우리의 연구환경 개선에 관한 의견이 있으시다면?
과학자로서 제가 박사학위를 받은 이후에 너무 감사하게도 다양한 연구에 연구책임자 그리고 참여연구원으로 참여할 수 있었습니다. 과학자로서 과거로 되돌아 가고 싶다는 생각이 들지 않도록 매순간 최선을 다하자는 신념으로 살고 있습니다. 아쉬운 점 보다는 제 나이 또래의 대부분의 과학자들이 공통으로 겪는 일이겠지만 현실적으로 육아와 연구를 병행해야하는 어려움이 있습니다. 여성과학자의 경우라면 임신, 출산의 과정을 모두 거치고 다시 연구 현장에 복귀하여 육아와 함께 연구를 수행해야 하는 경우가 많습니다. 이미 많은 부분에 있어서 개선이 되었지만 대부분 연구자들의 인식 개선과 배려가 더 필요한 부분이라고 생각합니다.
Q. 같은 분야를 연구하려는 학생/후학들에게 도움이 되는 말씀을 부탁드립니다.
대부분의 연구과제는 우리나라 국민들의 세금을 기반으로 연구비가 조성됩니다. 같은 연구를 하더라도 좋은 논문을 쓰고, 훌륭한 특허를 창출하는 것을 목표로 하는 것 보다, 열심히 일하고 세금을 내신 국민들에게 연구 결과의 해택을 다시 돌려드리는 것을 목표로 연구를 수행하였으면 합니다. 그 과정에서 좋은 논문 등 훌륭한 성과는 반드시 따라오게 되어 있습니다.
Q. 그 외 추가하고 싶은 말씀 또는 바람이 있다면?
저희 연구를 2019 국내 바이오분야 연구성과 Top5의 바이오융합부문에 선정해 주신 연구자분들과 BRIC에 진심으로 감사드립니다. 개인적으로 연구에 있어서 2019년 가장 큰 선물이라고 여겨집니다. 저의 가장 소중한 사랑하는 아내와 두 딸 그리고 부족한 지도교수지만 믿고 함께 해주는 차세대 정밀의학 연구실 식구들에게 감사드리고 마지막으로, 늘 함께 해주시는 하나님께 깊이 감사드립니다.
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< 2019 국내 바이오 연구성과 Top 5는 써모 피셔 사이언티픽 코리아의 단독후원으로 진행되었습니다. >
관련 사이트 :
- 2019 국내 바이오분야 연구성과 및 뉴스 Top 5
- 연구자가 선정한 2019 국내 바이오 성과∙뉴스 Top 5 (Bio통신원 2019-12-17)
인터뷰 내용
