[연구실 대표 취재] 생물정보학 및 합성생물학 연구실

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Q. 연구실에 대해 간단히 소개 해주실 수 있을까요?

저희 연구실은 이관수 교수님의 지도 하에 분자 수준에서 시스템 수준까지 다양한 측면에서 세포 내 네트워크에 대해 밝혀내고, 이를 이용하여 세포의 기능을 인공적으로 조절하는 방법을 개발하는 연구를 하고 있습니다. 현재는 각종 질병 (암, 당뇨, 비만, 면역질환 등)과 연관된 세포 내 기능 조절 마커 및 모듈 발굴 검증에 초점을 두고 있습니다. 예를 들어 세포사멸 기능을 담당하는 핵심 단백질을 조절하여 암세포를 효과적으로 사멸시키는 기술을 개발하기 위해서 해당 단백질들의 정보를 나열하는 연구, 해당 단백질들 사이의 관계를 추론하는 연구, 중요도를 우선순위화하여 핵심단백질을 선정하는 연구, 해당 단백질을 외부에서 조절하기 위한 방법론 개발 연구, 특히 천연물/약물과 단백질의 결합을 고려하여 신규 약물을 디자인하는 연구 등을 수행하고 있습니다. 이러한 연구들을 수행하기 위해 생물정보학, 시스템생물학, 화학정보학, 합성생물학, 구조생물학 등 다양한 분야의 방법론을 종합적으로 적용하고 있다는 점이 저희 연구실의 큰 특징인 것 같습니다. 현재 연구교수 1명, 박사과정 11명, 석사과정 1명, 석사연구원 2명, 학부연구원 2명, 사무원 1명으로 구성되어 있습니다.

Q. 랩대표님께서는 그 중 어떤 연구를 하고 계신가요?

저는 현재 당뇨를 타겟 질병으로 하여 인슐린을 분비하는 세포인 췌장 베타세포의 기능 조절 모델을 만들고, 이를 토대로 인슐린 분비 촉진 천연물/약물을 발굴하기 위한 연구를 진행하고 있습니다. 조금 자세하게 설명하자면, 당뇨와 관련된 알려진 질병 유전자, 분자 조절 네트워크, 당뇨 환자 및 베타세포 모델 오믹스 데이터 등을 통합 분석하여 당뇨 연관 베타세포의 인슐린 분비 기능 조절 마커/모듈을 발굴하고, 이를 조절할 수 있는 천연물/약물을 화학 구조, 효능, 질병 기전 반응 등을 기반으로 예측하여 직접 베타세포주에서 효능을 검증할 수 있는 신규 인슐린 분비 촉진 천연물/약물 발굴 검증 플랫폼을 만들기 위해 노력하고 있습니다.

Q. 연구실 졸업 후 일반적인 진로는 어떻게 되나요?

저희 연구실의 졸업생분들은 IT와 BT에 걸쳐 다양한 융합 분야에 진출해 계십니다. IT와 관련해서는 빅데이터 처리, 클러스터 컴퓨팅, 기계학습 등의 분야, BT와 관련해서는 화학정보학, 세포 기반 약물 검색 등의 제약 분야, 유전정보분석 등 의학생물정보분석 분야 등으로 주로 진출해 오셨습니다. 졸업생은 현재까지 박사 9명, 석사 9명이고, 기업체(삼성 전자, 삼성 SDS, SK, LG 전자, 삼성 바이오에피스), 정부출연연구소(ETRI, 국립농업과학원)에 취직하거나 창업, 진학 등의 활발한 활동을 이어가고 계십니다.

Q. 연구실을 선택하게 된 계기가 있으신가요?

저는 새로운 생명 현상을 밝히는 것 보다는, 이를 응용하여 생명 현상을 조작하는 것에 관심이 많았습니다. 그래서 학부 과정에서 생명화학공학을 전공하며 생명현상을 조작하는데 필요한 공학적인 지식을 공부하고, 생명과학을 부전공으로 하여 생명현상에 대한 기본적인 지식을 습득했습니다. 이후 석사과정 동안에는 생명화학공학과에서 대장균을 이용한 단백질(효소, 항체)공학, 대사 공학에 대해 연구했습니다. 유전공학, 합성 생물학의 연구 기법으로 단백질이나 대사 회로를 조작하여 자연에 존재하지 않는 새로운 단백질이나 생명체를 만들어 내는 것이 즐거웠지만, 생명체에 대한 깊은 이해 없이 이리저리 조작을 하다 보니 원하는 결과를 얻지 못해 힘든 적이 많았습니다. 그래서 생명이라는 복잡계를 조작하기 위해서는 시스템 수준의 이해가 필수적이라는 생각을 하게 되었습니다. 이런 고민에 빠져 있을 즈음 저희 교수님의 Bioinformatics라는 과목을 수강하며 연구실에 관심을 가지게 되었고, 교수님과의 면담을 통해 추구하시는 연구의 방향이 제가 나아가고자 하는 방향과 일치한다고 생각하여 현재 연구실에 진학하게 되었습니다.

Q. 연구실의 가장 큰 장점, 혹은 특별한 문화가 있다면 무엇인가요?

저희 연구실의 가장 큰 장점은 교수님께서 dry lab, wet lab 연구가 모두 가능한 인재를 육성하는 것을 목표로 하셔서, 시뮬레이션 연구와 실험 연구 각각에 대한 인프라가 모두 갖추어져 있는 점이라고 생각합니다. 일반적으로 연구 도중 다른 분야의 연구 기법이 필요하면 다른 연구실과의 공동 연구를 도모하지만, 저희 연구실에서는 두 분야에 걸친 인프라가 모두 갖추어져 있기 때문에 개인이 클러스터 컴퓨팅을 이용한 시스템 생물정보 분석, 생물학 실험을 통한 모델 검증을 모두 수행 할 수 있습니다. 또한 다양한 전공, 문화를 가진 학생들과 교류하며 생각의 폭이 넓어지는 점, 연구실 분위기가 자유롭고 수평적인 점 또한 큰 장점인 것 같습니다. 크게 특별한 문화는 없지만, 보통 연구실들이 진행하는 딸기파티, 홈커밍데이, 워크샵, 회식 등을 주기적으로 진행하고 있습니다.

Q. 연구실 생활에서 가장 힘들었던 순간은 언제였나요? 또, 극복한 방법은?

석사 때까지 연구해오던 것과는 다른 새로운 분야의 박사과정으로 진학하며 초반에 공부 할 내용들이 굉장히 많았습니다. 또, 시뮬레이션과 실험 연구를 동시에 진행하며 절대적인 일의 양이 많았던 점도 힘든 부분이었던 것 같습니다. 당시에는 어떻게 이 일들을 다할 수 있을지 걱정이 많았지만, 연구실에 다양한 전공을 가진 선후배들이 있었기에 여러 가지 도움을 받을 수 있었고, 또 시간이 지날수록 시뮬레이션과 실험 연구 기법 모두에 익숙해지며 결국에는 시간이 문제를 해결해 주었던 것 같습니다.

Q. 연구실 혹은 대학원 생활에서 가장 중요한 것이 어떤 점이라고 생각하시나요?

연구 외적으로 가장 중요한 부분은 개인적인 삶의 균형 인 것 같습니다. 모두들 독립된 연구자로 성장하기 위해 대학원에 오겠지만, 목표만 보고 달리기에 수 년이라는 기간은 굉장히 깁니다. 한번쯤 슬럼프가 올 때, 기분을 전환하고 초심을 찾을 수 있도록 적절한 휴식은 꼭 필요한 것 같습니다. 평생 연구를 할 사람이라면, 하루나 일주일 정도 연구를 하지 않더라도 연구 인생은 크게 안 변하지 않을까요? 저도 ‘내가 여기서 왜 이러고 있나’라는 고민이 들던 시기가 있었는데, 교수님께 말씀드리고 일주일 정도 휴가를 보내고 오며 고민을 털어낼 수 있었던 것 같습니다. 교수님들께서는 학생 개개인이 얼마나 힘들어하고 있는지 미처 일일이 챙기지 못하실 수 있으니, 자신이 휴식이 필요하다고 느끼면 주도적으로 휴식을 챙기는 태도가 연구실 생활에서 중요한 부분 중 하나라고 생각합니다.

Q. 마지막으로 연구실에 들어오고 싶은 학생들에게 남기고 싶은 말이 있으신가요?

저희 연구실에서 연구를 하기 위해서는 확률/통계, 기계학습, 세포/분자생물학, 화학생물학, 합성생물학, 생물정보학, 시스템생물학 등 수학/전산학/생물학에 걸친 다양한 분야의 지식을 필요로 하는데, 그러다 보니 많은 학생들에게 쉽사리 도전하기 힘든 연구실로 인식되고 있는 것 같습니다. 하지만 현재 연구실 구성원들 모두가 연구실에 처음 들어올 때부터 모든 분야의 전문가였던 것은 아닙니다. 오히려 연구실에 폭넓은 분야에 대한 연구 자원과 선배들이 있다 보니, 개인이 노력만 한다면 다양한 분야에 대한 지식을 빠른 시간 안에 습득 할 수 있습니다. 제 개인적인 경험으로는, 겁내지 말고 일단 들어오면 결국에는 시간이 문제를 해결 해 주었던 것 같습니다. 저희 연구실의 연구 분야에 관심이 있는 학생들은 주저 말고 일단 도전해보면 좋겠습니다. (학부 때 많이 놀고 오세요!)

Interviewer : 장재선 (jaesonjang@kaist.ac.kr)