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Q. 선정된 연구성과의 내용과 의의는 무엇인가요?
본 연구에서는 폐 혈관내피세포에서 항시적으로 발현하는 DEL-1 (developmental endothelial locus-1) 단백질이 염증반응을 조절하여 악성종양의 폐 전이를 억제하는 중요한 핵심인자임을 규명하였습니다. 구체적으로 DEL-1단백질을 인위적으로 결핍시킨 쥐의 꼬리정맥에 악성 흑색종을 주입한 결과 쥐의 폐로 호중구(neutrophil) 유입을 촉진시켜 폐전이 병소에 염증반응이 나타나게 되고, 이에 따라 자연살해세포(NK cell) 매개 항암면역반응의 결함을 초래해 악성종양의 전이 및 성장을 촉진한다는 사실을 규명하였습니다. 또한 DEL-1단백질이 결핍된 흑색종 폐전이 쥐 모델에 해당 호중구를 인위적으로 결핍시키거나, 또는 외부에서 재조합 DEL-1단백질을 주입했을 경우 항암면역반응 결핍 상태가 효과적으로 회복되는 것도 밝혀냈습니다. 특히 DEL-1 단백질은 흑색종 원발암의 생성이나 전체적인 항암면역반응에는 관여하지 않고, 폐에만 특이적으로 작용하여 암 전이와 관련된 국소적인 항암면역반응을 조절하였습니다. 이번 연구로 악성종양의 폐 전이를 억제하는 DEL-1 단백질을 발견한 것이 가장 큰 성과이며, DEL-1 단백질의 발현이 염증에 의해 빠르게 감소하는 것을 통해 왜 폐가 다른 장기에 비해 염증 및 전이에 취약한지를 설명할 수 있는 근거를 마련하였습니다. 또한 이번 연구로 염증과 항암면역반응, 이를 통한 암전이의 연관관계에 대한 이해증진 및 전이암 치료기술에 대한 새로운 통찰을 제공하였다고 생각합니다.
Q. 해당 연구분야의 최신 연구의 흐름은 어떤가요?
암 전이는 암과 연관된 사망의 최대 90%를 차지할 만큼 중요한 원인이며, 치료방법도 제한적이라 예후가 매우 불량합니다. 특히 폐는 모든 암종에서 가장 흔하고 공통적인 전이 장소입니다. 현재까지 암 세포를 직접 공격하는 방식의 수많은 항암제들이 개발되었지만, 많은 경우 내성이 생기고 재발과 전이까지 빈번해 기존 치료법에 많은 한계가 있었습니다. 이러한 전이암의 빈번한 형질 변이에 따라 최근 전이암 세포와 그 미세환경을 이루고 있는 다양한 세포들과의 상호작용에 대한 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 실제로 암세포 주변의 미세환경이 다양한 전이암의 생성에 핵심적인 역할을 함이 규명되고 있습니다. 이에 따라 서로 다른 원발성 전이암의 효과적인 치료법 개발을 위해 암 미세환경 내 암세포와 다양한 면역세포와의 상호작용 연구, 암세포의 면역회피 기전 및 이를 촉진하는 염증반응 연구, 더불어 이에 기반을 둔 항암면역치료 연구가 많은 관심을 받고 있는 실정입니다.
Q. 함께 진행한 연구진을 소개 부탁합니다.
본 연구는 같은 교실의 최은영 교수님, 연세의대 해부학교실 현영민 교수님과의 공동 연구를 통해 성공적으로 마무리 지을 수 있었습니다. 본 연구팀의 면역학적 연구역량과 최은영 교수팀의 DEL-1 연구 전문성, 현영민 교수팀의 호중구 및 생체이미징 전문성이 유기적으로 결합되어 이루어졌으며 이 자리를 빌어 감사의 말씀을 전하고 싶습니다. 저희 실험실에서는 이 연구의 시작을 같이하고 지금은 미국 FDA에 근무하는 권형준박사와 논문 리비전을 같이 잘 마무리한 서상욱 박사님(현 가톨릭의대 미생물학 교실), 최우선 연구원, 이은비 박사가 많은 수고와 노력을 하였습니다.
Q. 현재 해당 연구분야의 한계는 무엇인지, 향후 연구방향과 계획이 궁금합니다.
기존 암전이 연구는 주로 암에 초점을 맞추어 전이의 결과를 설명하였습니다. 이를 통해 암세포의 세포부착인자, 분비되는 염증인자, 엑소좀 등이 전이여부 및 전이장소를 결정한다는 논리였습니다. 또한 이후 전이장소로 유입되는 염증세포들이 전이암 형성을 더욱 촉진한다고 알려져 있었습니다. 하지만 암전이의 경우 특정 장기에 전이가 집중되는 경향이 있으며 폐는 이중에서도 가장 빈번한 전이장소입니다. 따라서 암세포 외에 전이장소의 특정인자가 전이조절에 중요할
가능성이 대두되었으며 본 연구를 통해 그 가능성을 입증할 수 있었습니다. 현재 DEL-1에 의한 폐전이 조절 외에 장기 특이적인 다양한 전사조절인자가 존재할 것으로 예측되며 이의 발현조절에 영향을 미치는 유전적, 환경적 인자에 관한 연구가 진전될 필요가 있습니다. 더불어 본 연구실에서는 항암면역세포의 전이암 진행에 따른 표현형 변화 및 생체 내 역할 규명과 더불어 이를 표적한 전이암 치료법 개발에 많은 관심을 가지고 연구하고 있습니다.
Q. 평소 연구주제에 대한 선택과 아이디어를 어떻게 얻으시는지?
자연살해세포(NK cell)는 암뿐 아니라 바이러스 감염, 염증질환, 자가면역질환 등 각종 난치성 질병의 발생에 중요한 역할을 함이 잘 알려져 있습니다. 저는 특히 NK cell의 전이암과 만성호흡기 염증질환에서의 역할 및 이에 기반한 치료법 개발에 많은 관심을 가지고 연구를 진행하고 있습니다. 본 연구의 경우 NK cell이 암세포 전이에 중요하다는 근거를 바탕으로 DEL-1 결핍마우스에 흑색종 폐전이암 모델을 적용한 결과 처음 예상과는 다른 그렇지만 흥미로운 결과를 얻게 되었습니다. 이를 바탕으로 꾸준한 후속 연구를 통해 확실한 근거의 중간결과를 얻을 수 있었으며 성공적인 공동연구를 수행할 수 있었습니다.
Q. 과학자로서 연구활동 중 아쉬운 점이나 우리의 연구환경 개선에 관한 의견이 있으시다면?
본 연구의 경우 처음 예상했던 연구계획보다 많은 기간 및 연구비가 소요되었습니다. 그 과정에서 여러 난관과 어려움이 있었으나 다행히 훌륭한 공동연구자 분들의 도움으로 성공적으로 연구를 마무리 할 수 있었습니다. 현재 연구자 주도의 기초연구과제에 대한 지원이 확대되고 있는 것은 참 다행으로 생각하며 관련 연구비 제도가 좀 더 적극적으로 운영되어 향후 걱정 없이 연구에 집중할 수 있는 환경이 만들어지기를 희망합니다. 더불어 오랜 연구기간으로 인해 처음 참여했던 연구진이 유학 및 취업 등으로 중간에 바뀌어 새로운 연구진으로 일관된 결과를 얻기까지 여러 시행착오를 거쳤습니다. 따라서 박사 후 연구원, 석사 연구원 등이 안정적으로 연구할 수 있는 지원과 환경이 정립되면 이를 바탕으로 좋은 연구결과를 통해 양질의 일자리를 얻을 수 있는 선순환 구조가 정착될 수 있을 것 같습니다.
Q. 같은 분야를 연구하려는 학생/후학들에게 도움이 되는 말씀을 부탁드립니다.
본 연구를 진행하면서 처음 가설이나 계획과 차이가 있는 결과를 얻는 경우가 종종 있었습니다. 이러한 점이 의생명과학 연구의 어려움이나 반대로 해당결과에 기반한 합리적이고 꾸준한 연구를 통해 이외의 좋은 성과를 얻을 수 있었습니다. 특히 다학제적 융합연구가 필요했을 때 본인의 지적호기심, 학문적 노력과 더불어 원활한 의사소통과 상대에 대한 배려와 존중이 목표달성에 꼭 필요한 요인임을 강조하고 싶습니다.
Q. 그 외 추가하고 싶은 말씀 또는 바람이 있다면?
본 연구가 2020 의과학부문 바이오 연구성과 Top 5에 선정된 것에 큰 기쁨을 느끼고 더불어 본 연구를 선정해주신 BRIC 연구자 분들께 깊은 감사를 드립니다. 이를 통해 그간의 어려움을 잊고 다시 새로운 각오로 연구에 매진 할 수 있을 것 같습니다. 앞으로도 암을 비롯한 난치성 인체질환의 병인기전 및 치료연구에서 가치 있는 연구성과를 얻도록 최선을 다하겠습니다. 감사합니다.
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< 2020 국내 바이오 연구성과 Top 5는 GenScript Biotech Corporation, (주)셀레믹스, 써모피셔 사이언티픽 코리아 후원으로 진행되었습니다. >
관련 사이트 :
- 2020 국내 바이오분야 연구성과 및 뉴스 Top 5
- 연구자가 선정한 2020 국내 바이오 성과∙뉴스 Top 5 (Bio통신원 2020-12-23)
인터뷰 내용
