안녕하세요. 현재 KAIST 의과학대학원 재학 중인 김현석입니다. 김준 교수님 연구실 소속으로 Nature communications에 4월 25일자 e-pub으로 기재된 연구성과 (Weight-bearing activity impairs nuclear membrane and genome integrity via YAP activation in plantar melanoma)와 관련하여 말씀드립니다. 
 *관련 연구성과 URL: https://gsmse.kaist.ac.kr/boards/view/board_news/12914

논문의 간단한 소개와, 해당 분야의 동향 및 전망에 대한 설명을 부탁드립니다.

일반적으로 흑색종(melanoma)은 자외선으로 인한 돌연변이로 피부에 생기는 것으로 잘 알려진 암입니다. 하지만 동양인에게 비율이 높은 말단 흑색종(acral melanoma)은 자외선 노출이 적은 발바닥, 손바닥, 손톱 등에서 주로 발생하는 것으로 알려져 있습니다. 특히, 발바닥 악성흑색종은 체중부하로 인한 압력자극이 높은 부위에 집중적으로 발생하는 것으로 알려져 있는데 이 특이한 현상의 기전은 아직 밝혀지지 않았습니다. 이 연구는 “발바닥 흑색종이 왜 기계적 자극을 많이 받는 곳에 생기는가?”라는 질문에 답하는 기초연구로서, 그 해답을 찾기 위해 벽돌 하나를 더 쌓는 연구입니다.

암의 핵 형태 이상(nuclear pleomorphism)은 암의 대표적인 병리적 특징 중 하나이지만, 암에서 어떤 생물학적 의미를 지니는지 많이 밝혀지지는 않았습니다. 최근 들어서야 암세포의 미세 핵막의 일시적인 파열이 암세포의 구조 유전자 변이(structural variants)에 기여하거나, 암세포의 핵막을 수리하는 단백질이 T세포의 공격으로부터 암세포를 보호한다는 연구 등이 학계에 보고되었습니다. 저희 연구팀은 암세포가 물리적 자극으로 인해 핵막이 파열되고 이에 따라 DNA 손상이 일어나게끔 하는 암세포의 일시적 핵막 파열 현상, 그리고 전사조절인자 YAP이 물리적 자극으로 활성화된다는 점에 착안해 이 두 가지 생물학적 특징들이 발바닥 악성흑색종의 독특한 병리기전과 관련이 있을 것이라고 가설을 세웠습니다. 

저희는 생쥐의 발바닥과 피부에 동시에 흑색종 세포를 이식했는데, 그 결과 생쥐의 발바닥에 이식한 흑색종 세포에서만 핵막이 체중부하로 인해 일시적으로 파열되고, DNA 손상 현상이 일어나는 것을 확인했습니다. 또 생쥐의 발바닥에 흑색종 세포를 이식하고 강제 쳇바퀴 운동으로 발바닥에 기계적 스트레스를 가하는 실험을 수행해보았는데, 강력한 기계적 스트레스는 발바닥 흑색종에서 일시적 핵막 파열을 유도했습니다. 마찬가지로 인간 발바닥 흑색종 샘플 분석에서도 발바닥 흑색종에서 피부 흑색종에 비해 높은 수준의 핵막파열도 관찰했습니다. 이러한 현상이 나타나는 기전도 세포 및 전사체 분석 등을 이용하여 심도 있게 연구했으며, 저희 연구팀은 특히 암 촉진 전사조절인자 YAP 활성화와 p53의 약화가 핵막을 약화하는 주요 기전인 것을 확인했습니다. 

연구를 진행했던 소속기관 및 연구실에 대한 소개 부탁드립니다.

본 연구는 김준 교수님이 지도교수로 있는 KAIST 의과학대학원 질병기능유전체학 연구실(https://sites.google.com/site/kaistjkimlab/home)에서 수행되었습니다. 저희 연구실의 현재 핵심 연구주제는 ‘암세포 핵막 불안정성’입니다. 간단히 설명하자면, 저희 연구팀은 암세포의 형태 이상 및 핵막 불안정성이 암 발달에 어떤 영향을 미치는지 연구하고 있으며, 궁극적으로 이를 기반으로 한 항암제의 전신을 개발하고자 합니다. 주로 high-throughput screening을 통해 관련 유전자나 약물 후보군을 발굴하며 세포 실험, 동물 실험을 포함한 광범위한 분자생물학적 실험이 저희 실험실의 tool입니다. 

연구과정에서 생긴 에피소드나, 연구 활동을 하시면서 느낀 점이 있으시다면?

연구 과정에서 고생도 많이 했지만 돌아보면 논문이 게재되기까지 여러 만남의 복이 있었던 것 같습니다. 그런 점에서는 참 운이 좋았던 것 같습니다. 지금 생각해보면 고생을 많이 한 것도 전업 연구자로 성장해 나갈 때 필연적으로 겪는 성장통인 것 같습니다.
많은 것들을 배웠지만 하나만 언급해보자면 연구는 아이디어, 연구자의 끈기, 그리고 연구에 참여한 사람들이 잘 어우러져야 좋은 연구가 나오는 것을 알게 되었습니다. 저 역시도 여러 의미로 ‘같이 일하고 싶은 사람’이 되고자 합니다.

해당 분야로 진학하려는 후배들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?

저는 학부 때 한의학을 전공한 한의사이고, 의과학대학원뿐만 아니라 KAIST 대학원 전체를 놓고 봐도 굉장히 생소한 학부 전공입니다. 현재까지 저는 진학에 절대 후회하지 않고, 전공 불문하고 연구에 관심 있는 학부생분들께 중개 연구의 첨단에 있는 카이스트 의과학대학원을 적극적으로 추천하고 있습니다. 또한 카이스트 의과학대학원에는 실력도 뛰어나면서 극한으로 노력하는 다른 연구자 선생님들이 많다는 것이 가장 큰 장점입니다. 이분들을 보고 저도 조금이나마 성장하는 계기가 되었습니다. 

섣불리 조언하기에는 저도 아직 학위과정이 많이 남았습니다. 다만 여러분들이 대학원을 진학한다면, 자기 자신뿐만 아니라 다른 연구자들에게도 긍정적인 자극을 불러일으키는 학위 과정을 보내시는 게 가장 이상적이지 않을까 생각됩니다. 저도 아직 갈 길이 멀기 때문에, 이 인터뷰에 부끄럽지 않게 남은 기간에도 열심히 해보고자 합니다.

연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

저는 KAIST에서 남은 학위 과정을 보내고자 합니다. 앞으로도 암세포 핵막 불안정성, 특히 암세포가 다양한 context 속에서 핵막 불안정성이 나타나는지, 그렇다면 그 이유는 무엇인지 발굴하고자 합니다. 연구도 인생도 한치 앞을 예상할 수 없기 때문에 현재에 충실하면서 미래의 청사진을 그리는 학위 과정을 보내고자 합니다. 

다른 하시고 싶은 이야기들이 있다면 자유롭게 부탁드립니다.

이번 연구를 적극적으로 지도해주시고, 저를 성장시켜주신 김준 지도교수님께 진심으로 감사의 인사 올립니다. 또한 사수이자 공동 1 저자, 그리고 좋은 형인 서지명 박사님에게도 감사의 말씀을 드립니다. 연구를 완성해준 데 큰 도움이 된 공동연구자 김유성, 민경일 선생님에게도 이 자리를 빌려 진심으로 감사 인사드립니다. 그 밖에 동기 김창곤 선생님을 포함한 도움 주신 실험실 구성원 선생님들과 세브란스 병원 교수님들에게도 감사드립니다. 마지막으로 항상 저를 믿어주는 부모님에게 고맙다는 말 전하며, 길을 인도해주시는 하나님께도 감사드립니다.