[학과 교수 취재] 조광현 교수

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이번 달에는 시스템 생물학을 연구하시는 조광현 교수님을 취재하였습니다. 조광현 교수님이 참여한 연구팀의 연구결과는 미국암학회(AACR)에서 출간하는 국제저널 ‘분자암연구(Molecular Cancer Research)’ 1월 2일 자 표지논문으로 게재되었으며, 하이라이트 특집 기사도 함께 출판됐습니다.

안녕하세요, 조광현 교수님. 교수님께서는 현재 시스템 생물학 및 바이오영감공학에 대해 연구를 진행하고 계신 것으로 알고 있습니다. 해당 연구 분야에 대해 간단하게 소개 부탁드려도 될까요?

제가 연구하고 있는 시스템생물학(systems biology)은 생명현상의 동작원리를 시스템 차원에서 규명하고 제어하기 위해 생명과학과 시스템과학을 융합하여 접근하는 4차 산업혁명시대의 새로운 융합학문입니다. 저는 이러한 시스템생물학 연구를 통해 복잡한 생명현상의 근본적인 동작원리를 찾아내고 이를 우리가 원하는 방향으로 제어하는 신기술들을 연구하고 있어요. 특히 암과 노화와 같이 자연상태에서 비가역적인 생명현상을 가역화시키는 가역제어기술을 연구하고 있는데 그 일환으로서 이번에 암세포를 정상세포로 되돌리는 원천기술을 개발하게 된 것입니다.
이번 달 교수님 연구팀의 대장암세포를 일반적인 정상 세포로 되돌리는 초기 원천기술 연구결과가 국제저널 Molecular Cancer Research에 표지논문으로 게재된 동시에 하이라이트 특집 기사도 함께 출판된 것으로 알고 있습니다. 게재된 논문(“Network inference analysis identifies SETDB1 as a key regulator for reverting colorectal cancer cells into differentiated normal-like cells”)의 핵심 기술에 대한 간단한 소개 부탁드립니다.

대장암세포를 정상세포로 되돌리는 기초기술에 개발에 관한 것입니다. 암세포가 정상세포로 변환되는 현상은 20세기 초부터 다수 관찰되어 왔지만 그 메커니즘이 연구되지 않았으며 또한 이를 인위적으로 제어하는 기술도 연구된 바가 없습니다. 1907년 스위스 병리학자 Max Askanazy가 난소의 기형종이 정상세포로 분화되는 현상을 보고한 이래로 다양한 임종에서 정상세포로 변화되는 현상들이 파편적으로 보고가 이어졌습니다. 이러한 보고에서 암세포가 돌연변이를 지닌 상태에서 주변 미세환경의 변화나 특정 자극에 의해 정상세포의 상태로 되돌아가는 현상학적 관찰만이 주로 보고되어 왔습니다. 이에 우리 연구팀은 대장암세포와 정상대장세포의 유전자 조절 네트워크를 분석하여 대장암세포를 정상대장세포로 변환시키는데 필요한 핵심 인자를 규명하고, 이를 통해 암세포의 정상세포화라는 새로운 치료 패러다임을 제시하였습니다. 이번 연구에서는 대장암 세포와 정상 세포의 빅 데이터 비교를 통해 암세포를 정상 세포로 되돌리는데 관여하는 다섯 개의 핵심전사인자(CDX2, ELF3, HNF4G, PPARG, VDR)와 이들의 전사활성도를 억제하고 있는 후성유전학적 조절인자(SETDB1)를 발견하였으며 SETDB1을 억제함으로써 암세포를 효과적으로 정상세포로 변환시킬 수 있음을 분자세포실험을 통해 증명하였고, 대장암세포에서 SETDB1을 억제했을 때 세포가 분열을 중지하고 정상대장세포의 유전자 발현패턴을 회복하는 것을 확인하였습니다.
본 연구결과에 대해 소감 한 말씀 부탁드립니다.

그동안 암은 유전자 변이 축적에 의한 현상이므로 되돌릴 수 없다고 여겨져 왔습니다. 그러나 이번 연구를 통해 정상 세포의 유전자 발현과 상당히 유사한 상태로 되돌아갈 수 있다는 것을 확인함으로써 이를 되돌릴 가능성을 보여준 것입니다. 이번 연구는 암을 당뇨나 고혈압과 같은 만성 질환으로서 잘 관리하면서 삶의 질을 유지할 수 있도록 하는 새로운 항암치료의 서막을 열었다고 볼 수 있습니다.
교수님의 앞으로의 연구 계획에 대해 한 말씀 부탁드립니다.

암세포 가역 제어로 불리는 이 기술을 동물 실험으로도 입증하는 후속 연구를 준비하고 있습니다. 향후 신약개발과 전임상 시험까지 발전할 수 있다면, 현재의 항암 치료를 뛰어넘는 암 치료법의 새로운 전기가 마련될 것입니다. 이러한 새로운 개념의 치료전략이 적용된다면 현재의 항암치료에 수반되는 많은 부작용과 내성 발생을 모두 최소화함으로써 환자의 고통을 완화해 삶의 질을 크게 향상시킬 수 있을 것으로 기대됩니다.
마지막으로 현재 연구원을 꿈꾸는 KAIST 학생분들에게 한 마디 조언 부탁드립니다.

우리 학생들에게 꼭 해주고 싶은 조언은, 행복한 과학자가 되기 위해서 자신만의 궁극의 질문을 찾아보라는 것입니다. 생각만해도 나의 가슴을 두근거리게 하는 그러한 질문을 가지게 된다면 어려움이 있더라도 잘 극복하며 즐거운 마음으로 연구해 나갈 수 있기 때문입니다. 저의 궁극의 질문은 ‘생명의 시간을 되돌릴 수 있을까?’랍니다.

최예빈 기자(yebbin19@kaist.ac.kr)