단일 암세포 움직임, 생체 내에서 실시간 확인
생명의 신비, 가장 원초적인 단위를 풀어낼 ‘분자영상’
‘분자영상’ 기반으로 한 개인 맞춤형 정밀의학 시대 앞당기는 데 이바지
분자영상은 최근 빠르게 발전하고 있는 생체의학의 한 분야다. 분자 또는 유전자 수준에서의 생물학적 과정을 생체 내에서 영상화하는 것을 말한다. 분자영상은 해부학적 혹은 형태학적 정보뿐만 아니라, 생리·생화학적 정보 혹은 유전자 발현에 관한 정보의 영상화를 목표로 하고 있다. 분자영상 분야 주목받는 신진연구자인 중앙대 정경오 교수 연구 포인트는 ‘생체 내’, ‘단일세포’, ‘실시간 추적’이다. 기존에 못 했던 것을 최초로 해내야 하기에 최첨단 기술과의 융합은 필수다.
최초로 단일 암세포를 실시간으로 추적하는 ‘CellGPS’ 시스템 개발
분자영상, 들어본 것 같지만, 생소한 단어다. 우리가 흔히 아는 MRI나 PET-CT를 말하나? 맞다. 그런 것들도 분자영상에 포함된다. 연구자가 어떤 분야를 융합해 연구하느냐에 따라, 방법이 달라지고 가시적으로 보이는 것만 다를 뿐, 결과적으로 임상 적용을 목적으로 한다는 건 같다. 정경오 교수는 학부 때는 방사선학과 생명공학을 전공하고 대학원에서는 핵의학을 공부했다. 박사후과정을 위해 미국으로 넘어가 스탠퍼드 의과대학 방사선종양학과 및 인공지능팀에서 여러 분야의 연구자들과 어울리며 다양한 융합연구에 눈을 떴다. 정경오 교수는 “분자영상은 물리, 화학, 공학, 의학 분야와의 융합연구로 빠르게 발전하고 있고, 최근 인공지능(AI)의 중요성이 대두됨에 따라 분자영상의 분석에도 최첨단 기술이 적용되고 있습니다”라고 설명하며, 융합연구에 방점을 두었고, 이에 다양한 분야의 사람들과의 소통이 학문발전에 밑거름이 되고 있다고 밝혔다. 그러면서 그가 언급한 단체가 K-BioX다. 이는 스탠퍼드에 있는 BioX(바이오를 중심으로 융합연구 장려)단체를 벤치마킹한 것으로, 전 세계 한인 생명과학자들의 소통을 위해 2020년 9월 스탠퍼드 7명의 박사와 함께 만든 비영리 단체다. 인터넷 기반의 플랫폼으로 정보교류와 소통의 장 역할을 톡톡히 하며 매년 성장하고 있다.
정경오 교수는 5년 동안 스탠퍼드에서 연구하고 활동하며 네이처 바이오메디컬 엔지니어링에 단일 세포 추적에 관한 연구논문을 세계 최초로 발표해 분자영상 분야 주목받는 신진연구자로 떠올랐다. “생명공학과 컴퓨터공학의 융합연구를 통해 생체 내에서 세포 하나를 최초로 실시간으로 추적하는 ‘CellGPS’ 시스템을 개발할 수 있었습니다”
인공지능, 빅데이터 연구로 좀 더 정밀하고 신속한 결과 기대
2021년 9월 중앙대 의대에 부임해서는 의대와의 긴밀한 협업 연구를 진행하며, 임상 적용을 위한 연구에 박차를 가하고 있다. “분자영상은 in vivo 동물 영상을 통해 여러 질병 모델의 진단이 가능하고, 신약개발 등의 치료를 위한 다양한 연구를 진행할 수 있습니다. 저희 분자 영상 및 치료연구실에서는 생명과학을 기반으로 분자 영상을 이용해 전임상 동물모델과 임상 환자의 샘플을 활용하여 최종적으로는 임상 적용을 목표로 다양한 연구를 수행하고 있습니다” 정경오 교수는 단일 세포 추적 연구 후속연구로 엑소좀에 의한 면역세포의 활성을 동물모델에서 추적하는 연구(방사선치료 종양세포 유래 엑소좀에 대한 인공지능 기반 면역세포 추적 시스템 개발)를 진행하고 있다. “본 연구는 기초연구에서 더 나아가 분자영상 및 생명과학 연구에 인공지능과 빅데이터 분석과 같은 최첨단 연구 분야가 융합되는 응용연구까지 진행되기 때문에 더욱 의미가 있다고 생각합니다”
이 외에도 그는 ‘CellGPS’ 시스템을 이용해 암세포의 전이 메카니즘에 대해 연구하고 있고 면역치료에서 면역세포 추적에 관한 연구도 과제로 진행하고 있다. 또한, 최근 스타트업과의 공동연구로 암 환자를 방사성 동위원소 나노입자를 이용해 치료하는 연구도 진행하고 있다. 그는 향후 반려견 항암제에 대한 연구계획도 있다며, 점점 연구의 범위를 넓히고 싶다는 바람을 전했다.
소통과 융합연구가 ‘정밀의학’ 성공의 지름길
정경오 교수는 향후 비전에 대해 뚜렷한 의사를 밝혔다. 바로 ‘정밀의학’이다. 현재 의학의 대세가 정밀의학이라지만, 방법은 다양하다. 그가 지향하는 건 분자영상을 기반으로 한 정밀의학인데, 그야말로 최첨단 기술의 결정체다. 인간의 건강을 위해 세상의 모든 기술을 집중시키는 거다. “정밀의학에서는 개인의 유전정보를 토대로 질병을 조기 진단하고 환자 개인별 맞춤 치료가 가능합니다. 이를 위해선 분자영상에 대한 다학제적인 융합연구가 필요하고 특히 4차 산업혁명 시대에 각광받는 인공지능과 빅데이터가 중요한 역할을 할 것입니다” 그는 스탠퍼드에서의 지도교수님이 컴퓨터공학을 전공하셨다며, 생물전공, 화학전공, 물리전공, 공학전공의 다양한 학생, 연구원들과 함께 연구하며 이뤄내는 융합연구에 깊은 감명을 받은 듯했다. “최근 연구의 동향은 융합연구입니다. 그러므로 다양한 분야의 여러 연구자와의 소통이 굉장히 중요하다고 생각합니다. 저는 융합연구 덕분에 최근 3년 동안 JCR 분야별 상위 퍼센트의 논문들을 게재할 수 있었고, 최근에는 인공지능과 빅데이터를 분자영상에 적용하는 연구를 진행하고 있습니다. 정밀의학이라는 최종목표를 위해 다양한 분야의 전문가들과 소통하면서 항상 초심을 잃지 않기 위해 노력할 것입니다”
농구를 좋아한다는 정경오 교수는 어찌 보면 연구에서 농구경기 5명의 선수가 해야 할 역할을 하고 있는 것이다. 5명의 몫을 하는 농구선수의 숨이 턱까지 차오르는 장면이 눈에 선한데, 연구에서도 분명 그런 힘듦이 있을 테지만, 그가 연구를 지속해갈 수 있는 비결이 무엇일지 궁금하다. 앞으로 그의 행보를 통해 그 비결이 밝혀지리라 생각하며 그의 연구를 응원한다.
[이슈메이커=임성희 기자]
