놓치지 않은 '우연의 순간' ~~

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[인터뷰]김세화·이상원·김수호 연구팀, 혈관 외벽에서 동맥경화 악화 원인 규명 혈관 주변의 지방조직 메커니즘 제어로 예방·진단 가능 혈관 안쪽에 콜레스테롤이 본인의 중성지방이 쌓여 탄력을 잃고 혈액 흐름을 방해하는 동맥경화는 고혈압·뇌졸중 등 각종 성인병의 원인으로 꼽힌다. 동맥 경화를 치료하는데 사용되는 동맥 경화 용제는 20하나 8년 생산액 하나조 4482억원으로 약효별 의약품 중심 하나 정도를 기록하곤 했습니다.조기 발견이 중요한 동맥 경화 검사는 혈관 내부를 기준으로 이루어진다. 그러나 기존 기술로는 조기 및 정밀진단이 어려웠던 상황이다. 반대로 혈관 밖에서 새로운 해결책을 제시한 사람이 있다.주인공은 한국과학연구원 본인 노바이오측정센터 김세화 박사팀. 그들을 본 그 사이 뒤에서 이야기를 들어보았다.

동맥경화가 일어난 혈관 주변의 지방조직이 평소보다 갈색이 짙은 것을 발견했다. 만약 지방조직의 색변화의 원인이 동맥경화에 의한 것이라면 색깔을 보고 동맥경화를 분석할 수 있지 않겠느냐는 아이디어에서 연구가 시작됐다.연구팀의 이번 성과는 우연의 발견에서 시작됐다. 동맥경화에 따른 혈관에 상태를 확인하기 위해서는 혈관주변지방조직(PVAT)이라는 지방세포를 제거해야 합니다. 이 지방조직은 혈관을 지탱하는 정도의 역할을 하는 것으로 알려져 있기 때문에 최근까지는 연구 대상으로 큰 의의를 갖지 않았다.​

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조사팀은 평소처럼 해당 지방조직을 제거하다 평소와 달리 갈색을 띠는 것을 놓치지 않았다. 김세화 박사는 "평소 단순하게 제거되는 조직이라 그냥 지나치지 않고 맞기 쉬웠는데 컬러 전락을 놓치지 않은 것이 이번 조사 성과로 이어졌다"고 소개했다.물론 쉽지 않았다. 김 박사는 "단순히 색 청천 맨을 갖고 본격적인 조사를 진행한다는 것은 도전이었다","동맥 경화의 초기 조사가 아닌 단계별 심화 조사에 대한 논의만 1년이 소요됐다"이라고 말했다.이번 조사 성과의 특징 중 하나와도 나쁘지 않은 분석 방식이었다. 기존의 조직 검사에서는, 채취 후 화학적 처리에 의해 관측하기 쉽게 염색된다. 이런 전 처리 과정에서 샘플의 정보 손실이 1어 괜찮은 아묘 지방의 경우 염색이 잘 안 된다는 단점도 있다.이 사건점을 해결한 것이 곧바로 비선형 광학현미경이었던 비선형 광학현미경은 레이저를 이용해 분자가 갖는 고유의 진동모드를 기지화할 수 있다. 쉽게 말해 화학적 염색 없이 혈관과 외벽을 구성하는 지방, 콜라겐, 엘라스틴 등 기이지를 선택적으로 얻을 수 있다.​

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이 역시 쉬운 과정이 아니었다. 김 박사는 비선형 광학이라는 분야 자체가 매우 고도의 기술(high tech)이 요구되는 어려운 분야라며 바이오와 광학 분야를 융합해 나쁘지 않은데도 서로의 이해와 존중이 있었기에 가능했다고 말했습니다.연구팀에 핵심 장비인 비선형 광학현미경을 갖출 수 있었던 데는 이상원 박사의 합류가 있었다. 이 박사는 표준영에 입사할 무렵 제게 주어진 업무는 다른 연구기관과 동등한 수준의 광학 장비를 구축하는 것입니다."과 "비선형 광학 현미경이라고 하는 고도의 장비를 혈관 연구에 맞게 구축하는 데 1년이 걸렸다"고 회상했습니다.그는 이어 "혈관 안팎에 존재하는 물질들은 각각 분자구조를 가지며 이로 인해 빛이 단순히 선형 굴절되지 않는다"며 "정밀하고 선명한 선구자를 얻기 위해서는 각 물질의 특성을 반영한 비선형 광학이 필요했다"고 줄거리했습니다.​

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연구팀에 참여한 김수호 연구 학생은 "보통 연구에 와서 비선형 광학현미경을 살펴보았는데, 장비를 잘 다루기까지 많은 어려움이 있었다"고 말했습니다.그는 이어 "덕분에 다른 분야를 접하고 성장할 수 있는 기회이기도 했다"며 "자칫 대학 전공 수준에 갇혀 있었지만 보통연에서 연구팀으로 활동하면서 최애 초단의 연구 인프라도 접하고 연구 시야도 넓힐 수 있었다"는 소감을 전했습니다.연구팀은 비선형 광학현미경을 이용해 형질 전환 성장인자-베타(TGF-)가 혈관 주변 지방조직의 섬유화를 유도하고 규칙적인 지방배열을 불규칙적으로 변이시키는 메커니즘을 발견했습니다.동맥 경화 발병 초기에는 혈관으로부터 자기에게로 소모력을 높이고 혈관을 보호한다. 이때 세포호흡을 하는 미토콘드리아가 철(Fe) 성분에 따라 갈색을 띠기 때문에 갈색지방이라고 부른다. 이 과정에서 활동하는 신호전달물질인 형질전환성장인자 베타는 정상적으로 작용할 경우 혈관을 보호하지만 가끔 이 과도하지 않다고 해서 메커니즘의 문제가 생길 경우 혈관 주변 지방조직의 섬유화와 불규칙적인 지방조직으로 유도해 정이화 오히려 동맥경화를 악화시킨다.즉, 반대로 형질전환 성장인자-베타를 중심으로 한 혈관 외벽의 메커니즘을 조절할 수 있다면 동맥경화를 진단 및 치료가 가능해질 수 있다. 김 박사는 "혈관 외벽 혈관 주변 지방조직의 메커니즘으로 혈관질병의 예방 및 진단이 가능해 더 나쁘지 않고 아이가 신약 및 새로운 치료비결 개발에 활용할 수 있다"며 "역시 비선형 광학현미경을 이용한 정밀진단 기술의 발전에도 도움이 될 것"이라고 강조했습니다.​

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김 박사는 이번 조사를 함께한 조사팀과 조사원들에게 감사의 뜻을 전했습니다. 그는 "이상원 박사와 많은 조사 학생(박사과정생)이 긴 시간을 함께 의미를 모아 조사한 결과, 그렇게 조사가 잘 진행될 수 있도록 환경을 만들어 준 어떻게든연에 감사한다"고 말했습니다.​ ​ ▶[KRISS의 인터뷰 후의 스토리]유튜브 곧 가https://www.youtube.com/watch?v=sg96b0BGf8Q

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