[오프닝멘트] 시청자 여러분 안녕하십니까? 세계 각지의 성공한 한인 의약인들을 만나 보는 '글로벌 의약인 열전'입니다.

오늘은 그 세 번째 시간으로 싱가포르 국립대 장영태 교수를 만나 보는 시간으로 준비했습니다.

장영태 교수는 바이오이미징 기법의 세계적 권위자로 평가받고 있습니다.

DOFLA를 이용한 줄기세포치료 연구분야 신기원을 개척하고 있는 장영태 교수, 지금 바로 만나보시죠.

[기자] 교수님 약력에 대한 설명 부탁드립니다.

[장 교수] 87학번 포항공대 1기생입니다. 학부부터 박사까지 포항에서 마쳤습니다.

군복무 포함해서 10년 포항에서 보냈고요, 97년 미국 캘리포니아 대학 버클리에서 피터 슐츠 교수님께 포스닥 수련을 받았습니다.

99년 지도교수님을 따라 스크립스로 갔다가, 2000년 뉴욕 대학교에서 조교수로 커리어를 시작했습니다. 5년만에 테뉴어 받고, 2007년 싱가포르로 옮겼습니다. 현재는 싱가포르 정부 출연연구소인 A-STAR에 있는 SBIC (Singapore BioImaging Consortium)에서 실험실 하나를 맡고 있고, 싱가포르 국립대학교 화학과 정교수로 재직 중입니다.

[기자] 현재 교수님은 어떤 연구 프로젝트를 맡고 계신가요?

[장 교수] 다양성을 이용한 형광 분자를 라이브러리 형태로 만들어 범용 센서 및 프로브 개발을 하고 있습니다.

기존의 센서 개발은 목표물에 결합하는 물질을 디자인 하거나 검색해서 찾는 방법을 써 왔는데, 이 고전적인 방법은 목표물을 알지 못하는 경우에는 무용지물입니다.

예를 들어서 줄기세포에 선택적으로 결합하는 센서를 찾는다면, 줄기세포를 잘 연구한 후에 줄기세포에만 특이한 단백질을 목표물로 고르는 단계가 필요한데요, 유전체학이나 단백질체학으로 찾아보면 후보가 될만한 목표물은 수백개씩 나오거든요.

그런데 막상 그 중에 누가 정말 좋은 목표물인지 골라내는 거 자체가 어려운 경우가 많습니다. 이런 문제를 극복하기 위해, 저희는 다수의 센서 후보 물질을 라이브러리 형태로 만들고, 살아있는 줄기세포 자체를 검색 시스템으로 사용하는 전략을 씁니다.

줄기세포가 다른 세포와 다른 데는 수백가지의 이유가 있을 텐데, 각 이유를 분석하기 전에 다른 세포와 차별적으로 줄기세포에만 붙는 센서를 검색을 통해서 먼저 찾는 다는 거지요.

이 경우에는 후보로 쓸 수 있는 센서 숫자가 많아야 하고 그 구조도 다양해야 성공 확률이 높아진다는 걸림돌이 존재하는데요, 싱가포르로 옮긴 후 5-6년간 이 형광센서 후보 물질을 라이브러리 형태로 구축하는데 전력을 다했습니다.

그 결과로 현재 10,000개 이상의 형광 물질을 합성, 정제해서 확보했구요, 색깔로는 인간의 눈으로 감지가 가능한 무지개 색깔 전체, 그리고 근적외선 영역 (800nm)까지 아우르고 있습니다. 단일 라이브러리로는 세계 최대라고 말씀드릴 수 있습니다.

이 방법을 영어로는 Diversity Oriented Fluorescence Library Approach (DOFLA)라고 부릅니다.

DOFLA를 이용해서 지금까지 배아줄기세포, 신경줄기세포를 포함한 다양한 세포를 선택적으로 염색할 수 있는 프로브들을 개발해 오고 있습니다.

[기자] 줄기세포치료제의 당위성은 무엇이라고 생각하십니까?

[장 교수] 줄기세포를 이용한 치료는 생체의 자가 치료 기작을 활용하는 방식이므로, 약물이나 수술에 비해 가장 자연에 가까운 치료법이라고 믿습니다.

그리고 이미 망가진 생체의 일부를 재생하는 데는 기존의 치료방법에 한계도 있어서, 줄기세포 치료 방법만이 유일한 대안인 경우도 있으니, 그 중요성이 크다고 하겠지요.

[기자] 바이오이미징 기법을 쉽게 풀어서 설명해 주신다면요?

[장 교수] 우리가 떠올리는 생체의 이미지들은 많은 경우에 자연 그대로의 상태가 아닌 경우가 많습니다.

동맥은 빨간색이고 정맥은 파란색, 세포 속의 핵은 파란색 하는 이미지들은 대부분 염료로 처리된 가공 이미지들이지요. 그냥 보면 잘 구분이 안되는 경우가 많거든요.

따라서 바이오이미징은 보이지 않거나 보기 힘든 생체의 일부분을 잘 보이게 도와주는 기술이라고 정의할 수 있겠습니다. 이때 사용되는 시료를 바이오프로브라고 부릅니다.

예를 들어 암이 너무 작으면 다른 기법으로는 잘 보이지 않지요. 이런 경우 암세포만 선택적으로 결합하는 형광프로브가 있다고 해 보지요.

그러면 암세포가 존재하는 부분이 밝게 형광을 내면서 경고를 주겠지요. 수술을 하는 과정 중에도 암세포만 형광으로 보이면, 어디를 잘라 낼지가 무척 쉽겠지요.

이 경우는 보고 싶지 않은 암을 보이게 하는 경우인데, 건강한 조직을 불필요하게 너무 많이 잘라내지 않으려면, 나쁜 부분을 명확히 보여주는 이미징 기법이 크게 도움이 되겠지요.

저희는 건강한 줄기세포, 건강한 신경세포, 건강한 췌장 세포 등을 선택적으로 보여주는 바이오프로브 만드는 일을 주로 하고 있습니다.

살아있는 생체 내에서 건강한 특정세포의 존재를 파악하거나, 혹은 특정 세포만 분리해서 배양해서 치료제로 쓰는 것이 목적인 것이지요. 동맥경화나 류마티즘 같은 염증도 연구하고 있는데요, 치료가 필요한 부분을 미리 진단하는 것이 목적입니다.

[기자] 바이오이미징 세부 기술 분야에 대한 설명 부탁드립니다.

[장 교수] 위에서는 형광을 위주로 말씀 드렸습니다만, 살아있는 생체내를 깊이 들여다보기에는 빛의 투과성 한계로 제한이 따릅니다. 이런 경우에는 PET이나 SPECT처럼 방사선 동위원소를 사용하는 방법을 X-ray CT나 MRI와 병용하여 임상에 주로 적용합니다.

따라서 저희도 시작은 형광으로 하되, 개발된 형광프로브를 PET 으로 발전시켜 가는 것이 장기 계획입니다.

[기자] 글로벌 줄기세포 연구 분야 최강자는 어느 어느 나라며, 선진화된 제품은 어떤 것들이 있을까요?

[장 교수] 미국도 줄기세포 연구가 활발한 편이지만, 2012년 노벨상을 받은 신야 야마나카 교수의 교토 연구소는 iPS(유도만능줄기세포)를 이용해서 만들 수 있는 장기는 거의 종류대로 만드는 팀을 운용하고 있어서, 타의 추종을 불허하는 규모를 자랑하고 있습니다.

일본 정부의 절대적인 지원이 없으면 불가능한 일이겠지요.

예를 들어 골수 이식 수술은 가장 잘 자리잡은 줄기세포 치료법이라 할 수 있는데, 면역 거부반응의 문제로 잘 맞는 파트너를 찾는 것이 관건이었습니다.

야마나카 연구소는 일본인들의 면역 특성을 체계적으로 분류하여 인구 대부분을 지원할 수 있는 정도의 줄기세포 다양성을 확보하는 연구를 진행하고 있습니다.

한 분야를 건드리면 철저하게 파버리는 일본식 연구의 강점이 정부의 절대적 지원과 맞물려 강한 파괴력을 발휘하는 거 같습니다.

상대적으로 연구의 독창성을 강조하는 서구의 연구팀들은 개념적인 진보에 집중하고 있는 편이어서, 그 노력이 다소 산만하게 흩어져 있는 느낌입니다.

[기자] 과학자로서 줄기세포 연구 분야의 애로사항과 발전을 위한 지원책은 무엇인가요?

[장 교수] 한국의 줄기세포 연구 수준은 대단히 높은 것으로 보입니다. 아쉽게도 협력해서 큰 일을 이루는 부분에서 일본에 비해 약하지 않나 싶습니다.

최고 수준의 연구자들이 비교적 장기 목표를 가지고 줄기세포 연구에만 매진할 수 있는 여건을 제공할 수 있는 시스템이 아쉽습니다.

[기자] 싱가포르, 미국 등과 비교했을 때 한국의 바이오이미징기법 수준과 줄기세포치료 연구 분야 수준은 어느 정도인가요?

[장 교수] 줄기세포 연구 자체로는 한국의 연구 역량이 뛰어나다고 생각합니다.

바이오이미징 기법도 개별 연구자로는 뛰어난 분들이 많이 계신 거 같아요.

다만, 분자수준 혹은 나노 입자 수준의 이미징 센서 혹은 프로브들을 임상 수준까지 연결하는 통합된 연구를 유기적으로 수행할 수 있는 연구소가 없는 것이 아쉽습니다.

동시에 이런 다분야를 두루 다룰 수 있는 지도자급 혹은 기술 인력을 키우는 시스템도 절실하게 필요한 거 같습니다.

[기자] 줄기세포 상용화 시점은 언제쯤일까요?

[장 교수] 시간의 문제가 아닌가 합니다. 보기에 따라 답이 달라질 수 있기도 하겠고요.

골수 이식 수술은 이미 수십년째 진행되어 온 대표적인 줄기세포 치료법이구요.

현재에도 음성적으로나마 메센카이멀 줄기세포를 치료 혹은 미용 목적으로 쓰는 것은 이미 상용화 되어 있는 상황이지요.

현재까지는 iPS가 대세인 거 같았으나, 올해 1월 말 일본 신진 연구자에 의해 Nature에 보고된 STAP (stimulus-Triggered Acquisition of Pluripotency)가 실용성이 검증된다면 줄기세포의 실용화는 그 시기가 훨씬 더 당겨질 것으로 보입니다.

[기자] 향후 교수님의 계획과 포부도 궁금합니다.

[장 교수] 저희 연구팀은 DOFLA로 다양한 형광 이미징 프로브를 개발해 왔고, 지금까지는 세포 단계 혹은 제브라피쉬나 생쥐같은 동물 모델에서 증명해 보이는 데 주력을 다해 왔습니다.

향후에는 개발한 신경, 췌장 및 동맥경화 프로브를 PET 버전으로 확장해서 임상에 까지 응용될 수 있는 프로브를 만들어 세상에 기여하는 것이 꿈입니다.

[클로징] 네, 글로벌 의약인 열전, 오늘은 여기까지입니다. 다음 시간에는 삼성전자 이건희 회장 주치의를 맡았던 미국 텍사스대학교 MD 앤더슨 암센터 홍완기 교수를 만나보겠습니다. 시청해 주신 여러분 고맙습니다.