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Nature, Published: 16 December 2020 | https://doi.org/10.1038/s41586-020-3034-x
Creation of bladder assembloids mimicking tissue regeneration and cancer

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

현존하는 오가노이드 모델은 장기의 성숙한 구조를 모사하지 못하고, 조직 내 주변 환경의 부재로 다양한 세포 및 조직 사이의 상호작용이 이뤄지지 못하는 근본적인 한계점이 존재합니다. 본 연구에서는 이를 극복하기 위해 조직 줄기세포와 주변 조직 내의 다양한 세포를 3차원으로 재구성하여 방광 ‘어셈블로이드(assembloids)’를 개발하였습니다. 저희는 이러한 방광 어셈블로이드가 세포 구성과 단일세포 수준에서의 유전자 발현 양상이 성숙한 성체 장기와 유사하고, 장기 손상에 따른 조직 재생 반응이 일어날 때 생체 내 조직의 변화를 그대로 모사하는 것을 보여주었습니다. 또한, 정상 장기로부터 발생되는 인간 종양의 병리·생리학적 특징을 완벽히 모사하는 환자 맞춤형 인간 종양모사체인 ‘종양 어셈블로이드(tumour assembloid)’를 개발하였습니다. 유전자 조작 및 암세포 재구성이 가능한 종양 어셈블로이드 플랫폼을 이용해, 종양 주변 환경으로부터 발생한 신호가 종양세포의 유동성을 결정하는 생리적 작용의 원리를 밝혔습니다. 저는 이번 연구를 통해 암을 포함한 다양한 난치성 질병의 모델링과 그 발생 기작의 규명, 환자 맞춤형 질환 치료제 개발에 혁신을 가져올 것으로 기대합니다.

본 연구는 서울대 병원 구자현 교수님, 포항공대 김상욱 교수님, 정성준 교수님, 노태영 교수님 연구팀이 공동연구자로 참여하여 진행되었습니다.

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

본 연구는 제가 소속된 포항공과대학교 생명과학과 내 줄기세포 및 암생물학 연구실의 신근유교수님 연구팀에서 주로 진행되었습니다. 저희 연구실에서는 유전자 변형 마우스와 오가노이드를 이용하여 다양한 인간 질병을 연구하는데, 주로 신장암, 전립선암, 방광암을 포함하는 여러 종류의 암과, 조현병같은 난치성 질환에 관심을 가지고 이러한 질병들이 발생하는 기작을 규명하고 이를 치료하기 위한 연구를 진행하고 있습니다.

3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

이 논문을 투고하고 게재하기까지 1년 반이라는 시간이 걸렸습니다. 예상치 못하게 리비젼이 길어졌고 그 긴 시간 동안 여러 일들도 많았는데, 모두 처음 겪는 일들이라 당황하고 힘들었던 적도 있었습니다. 그래도 끝까지 최선을 다해 노력했고, 또 많은 분들이 도와주신 덕분에 꽉 찬 좋은 논문으로 탄생한 것 같습니다. 운 좋게도 제 첫 논문이 비교적 빠른 시간에 굉장히 좋은 결실을 맺게 되어 개인적으로도 매우 기쁘고, 저의 연구로 인류에 기여하겠다는 제 꿈에 한 걸음 다가간 것 같아서 매우 보람됩니다.

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

생명과학, 그 중에서도 오가노이드를 이용한 암 등의 질병 모델링은 아주 유망한 분야입니다. 인간 질병 치료와 가장 맞닿아 있고 직접 환자에게 적용이 될 수 있기에 과학자로서 인류에 기여하겠다는 꿈을 실현할 수 있는 가장 좋은 분야라고 생각합니다. 전 세계적으로 경쟁이 치열하지만 그만큼 빠르게 발전하고 있으므로, 관심이 있는 분들이 진학한다면 흥미를 가지고 재미있게 연구하실 수 있을 것이라 생각합니다.

5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

저는 본 연구로 개발한 차세대 오가노이드 모델인 ‘어셈블로이드’라는 새로운 플랫폼을 이용하여 다양한 종류의 암이 발생하는 기작을 규명하고, 이를 치료할 수 있는 신약 개발 및 환자 맞춤형 치료법 개발에 대한 연구를 진행하려고 합니다. 특히, 최근에 많이 사용되고 있는 면역관문억제제에 대해 반응성을 보이는 환자와 그렇지 않은 환자들로 나뉘는 이유가 정확하게 밝혀지지 않았는데, 그 원인 및 기작을 규명하고 더 나아가서 반응성을 예측할 수 있는 모델을 개발하는 연구를 진행할 예정입니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들....

먼저 제 논문이 잘 마무리되기까지 긴 시간동안 함께 애써주시고 지도해주신 제 지도교수님 신근유교수님께 진심으로 감사드립니다. 이 논문을 위해 도와주신 공동연구 교수님들께도 감사드립니다. 그리고 실험과 디스커션 등 다방면에서 도와준 우리 실험실 멤버들과 공동연구자들께도 감사드립니다. 또한, 항상 저를 믿어주고 응원해준 저희 가족과 남자친구에게도 고맙다는 말을 전합니다.

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등록일 2020.12.28
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