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최진욱
최진욱(Jinwook Choi) 저자 이메일 보기
University of Cambridge
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  CV updated 2022-04-22 05:49
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Release of Notch activity coordinated by IL-1β signalling confers differentiation plasticity of airway progenitors via Fosl2 during alveolar regeneration

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

제가 연구하고 있는 폐(Lung)는 외부 환경과 항상 접촉하고 있는 기관으로, 공기를 통한 바이러스와 박테리아 같은 다양한 pathogen 혹은 chemical들에 의해서 지속적으로 손상을 입고 있습니다. 이번 코로나 바이러스로 인한 판데믹 상황에서도 알 수 있듯이 폐는 이러한 감염의 제 1차적 공격을 받는 기관일 뿐 아니라, 이로 인한 폐 손상은 생명과도 직결되는 아주 중요한 기관입니다. 다행히도 폐에는 성체 줄기세포 (stem cells)가 존재하여 상피 세포 손상 후 재생 능력을 가지고 있습니다. 저의 연구는 폐가 어떻게 재생되는지, 특히 폐 세포 손상 후 면역반응에 의한 줄기세포 및 주변 세포의 조절에 관한 질문에서 출발하였습니다.

이번 발표된 논문은 산소 교환에 중요한 기능을 하는 폐포 (alveolar) 손상을 치유하기위하여 세포 손상을 인지한 면역세포가 어떻게 줄기세포의 활성과 분화 능력을 조절할 수 있는지에 관한 하나의 조절 기작을 제시한 연구입니다. 세포 손상 이후 대식세포의 (Macrophage)에서 분비되는 인터루킨-1β (IL-1β)에 의한 염증반응 (Inflammation)이 상기도부 (Airways)에 존재하는 ciliated cells 의 notch ligand 발현은 감소시킴을 확인하였습니다. 이러한 결과로 ciliated cells 옆에 분포하고 있는 secretory cells의 Notch activity가 감소하게 되고, 이를 통하여 secretory cells은 폐포 재생에 중요한 역할을 하는 폐포 제 2형 (AT2) 세포로 분화 능력을 획득을 하게 된다는 것을 확인하였습니다 (그림 1). 이 연구를 위하여 다양한 생쥐 모델을 이용하였으며, 또한 feeder-free한 조건에서 줄기세포를 배양할 수 있는 human lung organoids를 처음으로 수립하였습니다. 저희의 이번 연구 결과는 작년 발표한 논문과 더불어 어떻게 염증반응이 폐 재생 과정을 조절하는지, 그리고 이런 과정이 어떻게 인간 폐 질환의 발병과 연관이 되는지를 밝히는데 도움이 되리라 생각됩니다.

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Adult Lung organoids는 intestine과 달리 chemically-defined된 Feeder-free condition에서 키우는 방법이 알려져 있지 않았는데, 여러가지 cytokine을 처리해 보다 1달이 지나도 자라지 않아서 plate를 버릴까 하다가 냉동고에 있던 Fgf7을 넣어주었을 때 갑자기 organoids가 형성 되는 것을 보고 엄청 희열을 느꼈던 2017년이 기억나네요. 물론 이 발견을 하고 다른 그룹에서 한달 뒤에 adult stem cell은 아니지만 iPSCs-derived lung organoids 혹은 human developing lung organoids에서도 Fgf7이 중요하다는 논문들이 나와서 낙심했지만 말이죠.

이번 연구는 미국 University of Texas, Austin에 계시는 김종환 박사님과 장유진 박사님께서 저희가 수립한 오가노이드의 RNA-seq analysis와 ATAC-seq analysis를 함께 수행하여 주었습니다. 이를 통하여 Notch signalling에 의해서 조절되고 secretory cells이 AT2 cells로의 분화를 조절하는 중요한 전자 조절 인자 (Fosl2/Fra2)를 찾을 수 있었습니다. 공동 연구를 하면서 언제 한번 미국에 가서 함께 discussion도 하고 Texas 지역의 엄청 큰 스테이크도 한번 먹어보고 싶었지만, 코로나로 인하여 매번 Zoom 화상으로만 회의하고 얘기를 나눴던 점이 좀 아쉬움으로 나지만, 그래도 제 인생에서 좋은 인연을 만날 수 있었던 기회여서 정말 좋은 시간들이었습니다. 또한, mouse genetic model을 위해서 IMBA (Institute of Molecular Biotechnology of the Austrian Academy of Science)에 계신 구본경 박사님의 도움이 있었기에 좋은 발견을 할 수 있었습니다. 그래서, 결론적으로 이번에도 공동 연구의 중요성에 대해서 알 수 있었던 좋은 기회였습니다. 이번 연구결과 뿐 아니라 제 연구를 하는데 있어서 도움을 주신 모든 분들께 다시 한번 정말 감사드립니다.

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

제 이번 연구 역시 영국의 캠브리지 대학 줄기세포 연구소 (wellcome-MRC Cambridge Stem Cell Institute, University of Cambridge)에 자리 잡고 있는 이주현 박사님 연구실에서 진행되었습니다. 저번 기회에도 말씀 드릴 기회가 있었지만, 저희 연구소는 embryonic stem cells, adult epithelial stem cells, haematopoietic stem cells 과 같은 stem cell 연구를 하는 그룹들이 함께 모여 있기에, 서로간의 research interest가 맞게끔 여러 core facility도 갖추고 깊이 있게 연구를 할 수 있는 환경을 제공하고 있습니다 (https://www.stemcells.cam.ac.uk).

또한, 이번에 함께 연구를 진행하여 주신 김종환 박사님 연구팀은 University of Texas, Austin에 자리하고 있으며, 줄기세포가 분화하는 과정에 있어서 중요한 전사인자 (Transcription factors)와 후성유전학적 조절과정 (epigenetic regulation) 이해를 목표로 하는 연구그룹 입니다 (https://www.kimlab.website).

3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

요즘 과학의 트랜드는 엄청 빠르게 뛰어가고 또한 이런 것들엔 엄청난 속도로 발전하는 technology에 기반한 것들이 많다고 느낍니다. 그래서, 새로운 것들이 빠른 시간에 밝혀지는 것 뿐 아니라 조금이라도 그 속도를 맞추지 못하면 따라잡기가 쉽지 않은 것 같습니다. 다행히 여기의 경우 인프라가 잘 갖춰져 있었기에 하고자 하는 실험들, 예를 들어 싱글셀 분석이라든지 이런 실험들을 너무쉽게 접근 할 수 있었기에 너무 늦지 않게 실험들을 마무리 할 수 있었던 것 같습니다. 앞으로 더욱 협업 연구와 테크놀로지 기반의 생명과학의 속도는 더욱 가속화 될거 같다는 생각이 듭니다.

그리고, 제가 처음 하고자 했던 immune system에 의한 tissue injury repair and regeneration의 개념들을 작년 논문과 이번 논문으로 어느정도 밝힐 수 있었던 점이 마무리에 접어들고 있는 저의 postdoctoral fellow 시간에 있어서 돌아보니 가장 좋았던 점이라 생각됩니다. 또한, tissue regeneration 과정에 문제가 결국 human disease의 initiation과 progression에 중요하리라는 개념에도 어느정도 clue를 보여주는 연구들을 했다는 점 또한 스스로 한번 쯤 “수고했어” “나름 중요한 연구를 했어”라고 말해 줄 수 있는 점이었던것 같습니다. 요즘 염증반응 (inflamamation)이 tissue regeneration에 중요하다고 밝혀지고 이런 분야에 연구가 활발하게 진행되고 있는 분위기에 제가 한 일이 appreciation을 받을 수 있었고, 앞으로 더 많은 것들이 폐 이외의 다른 조직에서도 밝혀 지리라 생각됩니다.

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

저번 기회에도 말씀 드린것 같지만, 똑똑하지도 않고 정말 훌륭한 사이언스를 하지 않은 저이기에 딱히 남들에게 어떻게 해야 좋은 연구를 하고 좋은 실적을 가지고, 어느 방향으로 연구를 아님 학업을 해야하는지를 말씀드리기에 두려움이 앞섭니다. 다만 분야를 바꿔서 포스닥 생활을 하고, 남들보다 늦지만 고집스럽게 연구를 하면서 해 드릴 수 있는 말은 “자신을 좀 더 믿고 더 사랑하라”는 것입니다. 너무 남들의 평가에 익숙해져 자신과 자신이 하는 일을 너무 낮춰 볼 때가 많은 것 같습니다. 그래서, 좀 더 연구의 자신감도 떨어지고 소극적이 되어가고. 특히 논문을 투고하거나 아님 job 시장에 나가게 될 경우 이런 것들이 더 확대되어 나타나게 되는 것 같습니다. 하지만, 어느 누구나 어쩌면 자기가 생각하는 것 보다 훨씬 더 뛰어난 잠재력을 가지고 있다고 생각합니다. 그리고, 냉정히 말해서 세상은 혹은 타인은 본인을 그렇게 이뻐해 주고 응원해주고 으쌰으쌰 이끌어 주지 않는데, 본인이 본인 혹은 자신이 하는 일을 믿고 사랑하지 않으면 더 힘든것 같습니다. 특히 연구를 하는데 있어서도 내가 하고 있는 일이 보람되다 느끼지 않으면 힘들어 지거든요. 그래서, 내가 생각하는 것 이상 자신이 더 멋진 과학자가 될 수 있으니 자신을 믿고 응원하고 사랑하며 생활했으면 좋겠습니다. 언제가 그런 자신 혹은 자신의 연구가 결국 옳은 방향 이었음을 알게 되지 않을까 싶습니다.

5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

지금 하고 있는 일은 Lung Tumour가 진행될 때, immune cell repertoire 가 어떻게 바뀌고 이것이 어떻게 tumour evolution과 관련이 되는지에 과한 연구를 하고 있습니다. 이를 위해서 genetic mouse model뿐 아니라 human tumour organoids를 establish하여 면역세포들과의 관련성들에 대해서 알아보고 있습니다. 이를 통하여 결국 제가 물음을 던졌던 immune system과 tissue repair/regeneration이 어떻게 disease initiation/progression과 직접적으로 연관되는지를 알 수 있는 연구가 되지 않을까 생각됩니다. 그리고, 과연 독립된 연구를 할 수 있는 기회가 있을지 없을지, 그리고 그런 자질이 있는지 여전히 확신이 없지만, 혹시 그런 기회가 주어진다면 좀 더 immune system과 tissue regeneration에 대해서 lung을 포함한 다양한 barrier epithelial tissue에서 연구하고 싶습니다. 특히 early life에서 inflammation challenge에 의한 immunological memory 기작들에 대한 연구, inflammation이 어떻게 resolve되는지에 대한 기작들, 그리고 local inflammation에 의한 systemic inflammation의 연결 고리와, 이를 통한 혹은 또 다른 immune system에 의한 inter-organ communication에 대한 연구들을 해 보고자 합니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들....

이번 연구 과정에서도 역시 많은 분들께 감사의 인사를 전하고 싶습니다. 아마 이 부분을 말들을 전하고 싶어 이렇게 인터뷰 기회를 가졌네요. 포닥 생활하며 언제나 제 아이디어를 응원하고 지지해 주고, 여러가지 discussion은 물론 실험을 수행할 수 있도록 해 주신 이주현 박사님께 감사드립니다. 딱딱한 PI-Postdoc고용인 피고용인 관계가 아니라 언제나 편한 동료로 함께 해 주셔서 고맙습니다. 그리고, 이번에 여러 분석들을 함께 해 주시고 자신감 없는 저를 언제나 응원하고 여러가지 도움을 주셨던 김종환 박사님께도 정말 정말 감사드립니다. 아직 Zoom 화상으로 “화이팅!” 해 주셨던 그 모습 아직도 잊을 수 없습니다. 그리고, 실질적으로 분석을 함께 하며 많은 연구과정을 함께 해 주셨고, 저에게 정신적으로도 많은 의지를 할 수 있는 동료 친구로 있어 주셨던 장유진 박사님께 감사드립니다. 앞으로도 좋은 인연이 계속 될 수 있었으면 좋겠네요! Mouse 분석에 도움을 주었던 Catherine 박사과정 학생 뿐 아니라 human organoid를 위한 tissue를 제공해 주었던 UCL (University of College, London) 연구팀, 그리고 mouse 제작을 도와주셨던 구본경 박사님께 정말 정말 감사하다는 말을 전하고 싶습니다. 제가 언제나 당당하고 자유롭고 능동적으로 연구를 할 수 있는 과학자로 자랄 수 있는 환경을 만들어 주셨던 제 박사과정 Mentor이셨던 성노현 교수님께는 언제나 감사하고 고마운 마음 뿐입니다. 그리고, 지금도 활발하게 소통하고 힘들 때면 힘이 되어주고 서로 응원해 주는 우리 분자면역학 실험실 사람들은 저에겐 너무나 소중한 존재입니다. 전성호 박사님 창진이 형 규영이형 동현이형 승민이형 지호형 동호형 선미누나 영일이형 정은누나 명곤이형 지은누나 성규형 이런 좋은 선배들. 동기였던 오재학, 오상욱은 더할 나위없고, 언제나 든든한 후배들 인경이, 선숙이, 신이 우섭이 승진이, 지금 현재 연구실에서도 젊음을 쏟고 있는 경수 현규, 병근이 진국이, 진우 모두 언제나 고맙고 화이팅입니다!! 여기 캠브리지에서 많은 시간을 함께하여 주는 한국 포닥식구들도 많이 고맙습니다. 특히 2016년 4월에 캠브리지 포닥 생활을 함께 시작을 했던 한승민, 이선민, 김지훈 박사에게 많은 고마움을 표현하고 싶네요. 그리고 실험적으로나 삶에서 많은 도움을 주시고 계신 임경태, 황우창, 염민규, 이병길 박사님들도 항상 감사드립니다.

언제나 저의 든든한 삶의 등대가 되어 주시는 부모님과 동생, 그리고 멀리서 항상 응원해 주시고 아이들 돌봐 주시느라 고생하시는 장인 장모님께 죄송하고 또 감사하다는 말을 전하고 싶네요. 결혼 10년이 넘었지만 아직 고생만 시키고 있는 남편이지만 항상 옆에서 큰 힘이 되어주는 제 인생의 큰 버팀목이자 삶의 멘토인 아내에게 그리고 아빠가 박사라는걸 절대 믿지 않는 내 유전자의 절반을 가진 삶의 행복이 두 아들에게 정말 사랑하고 고맙다는 말을 전합니다.

학창시절 “독일명작의 이해”라는 최고의 수업을 통해서 전영애 교수님을 만났고, 그분을 통하여 학문을 대하는 태도를 배웠으며, 괴테를 만나게 되었습니다. 괴테의 파우스트에 “인간은 지향하는 바가 있는 한, 방황한다 (Es irrst der Mensch, solang er strebt)”는 구절이 나옵니다. 저희가 하는 이 모든 방황과 고뇌들이 결국 가슴속 바라는 바가 있기에 그러하다고 믿습니다. 하지만, 가끔 아니 너무나 자주 언제까지 인생을 방황 하고만 살 것인가 과연 제대로 가고 있긴 한 건가 하는 두려움이 엄습해 오기도 합니다. 하지만 이런 두려움에 파우스트에 나오는 다른 한 구절로 희망을 얘기하고자 합니다. “어두운 충동에 사로잡힌 선한 인간은 바른길을 잘 의식하고 있다”. 아무리 어두운 충동에 빠져 있더라도 우리가 가고 있는 연구의 길이 바른 방향이고 옳다는 것에 대한 믿음과 포용, 기다림을 말해 주는 것이라 생각됩니다. 모두의 바른 길을 응원합니다. 감사합니다.

#Inflammation #Tissue regeneration #Organoids
Category: Cell_Biology
등록일 2021-09-14
  댓글 4
회원작성글 knpu123  (2021-09-12 00:54)
최박사님, 축하드려요!
회원작성글 SCRB  (2021-09-12 14:07)
최박사님, 축하드립니다!!
회원작성글 빈집21  (2021-09-13 12:46)
최박사님! 축하드립니다!!
회원작성글 hoonkim.genomics  (2021-09-15 21:34)
저번 싱글셀 관련 인터뷰도 인상깊었는데 이번에도 좋은 논문으로 좋은 insight 남겨주셔서 감사합니다.
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