[서울특별시 정독도서관]

□ 조진원 (02-2123-4083, chojw311@yonsei.ac.kr)

○ 소속 : 연세대학교 융합오믹스 의생명과학과

○ 학력

- 1977~1982  연세대학교 생물학과 학사

- 1982~1984  연세대학교 생물학과 석사

- 1987~1993  University of California, Davis 박사

○ 주요경력

- 1993~1996  SUNY Stony Brook 박사후연구원

- 1996~현재  연세대학교 교수

○ 주요연구내용

- 단백질 당화의 일종인 O-GlcNAc 수식화 기능 및 생화학적 기전 연구

○ 주요업적 및 수상경력

- Nature Cell Biology 논문 (2006년), Nature에서 발간하는 Functional Glycomics gateway의 featured article로 소개됨

- Genes & Development 논문 (2012년), Perspective로 논문이 소개됨

- 2011 한국분자․세포생물학회 학술상 생명과학상 수상

- 2013 연세대학교 언더우드 특훈교수 임명

단백질의 변신: 당생물학과 글라이코믹스

연세대학교 조 진 원 교수

그림 1. 영화 “Extraordinary Measure”에 나오는 한 장면.

신약을 개발하기 위해 당생물학의 원리에 대해 논의하고 있는 모습

○ 연구배경:

인간을 포함한 모든 생명체는 단백질, 탄수화물, 지질 그리고 핵산 등 네 가지 거대분자로 구성되어 있다. 이들을 거대분자라고 부르는 이유는 예를 들면 단백질의 경우 작은 아미노산 분자들이 연결되어 커다란 단백질 분자를 만들기 때문이다. 이들 거대분자들은 복잡한 생명현상을 유지시키고 정교한 생명체의 구조를 만드는데 없어서는 안 된다.  유전공학이 발전하면서 연구자들은 생명현상을 조절하는 중요한 단백질들을 유전공학적 방법으로 만들 수 있기 때문에 질병 치료제 등을 쉽게 만들 수 있을 것이라고 생각했지만 30여년이 지난 현재까지도 많은 어려움에 봉착해 있다.  그 주된 이유 가운데 하나는 단백질 자체도 물론 중요하지만 단백질에 다른 여러 분자들이 제대로 공유결합 되어야만 올바른 기능을 수행할 수 있는 것이 대부분이기 때문이다.  이를 단백질의 수식화라고 하며 지금까지 약 200여 가지 종류의 수식화 분자가 발견되었다.  대표적인 것으로는 인산과 탄수화물을 들 수 있다. 단백질에 음이온을 갖고 있는 인산이 결합하게 되면 그 전기적인 성질 때문에 단백질의 구조가 변하게 되고 변화된 구조에 의해 단백질이 기능을 수행하게 되는 것이다.  따라서 올바르게 만들어진 단백질이 존재한다고 해도 정확한 위치에 인산이 수식화 되지 않는다면 그 단백질은 기능을 수행할 수 없다.  물론 모든 단백질에 인산이 붙어야 하는 것은 아니다.  어떤 단백질들은 탄수화물이 붙어야 하고 단백질이 아닌 그 탄수화물 자체가 기능을 수행하기도 한다. 본 연구실에서는 단백질에 수식화 되어 있는 탄수화물의 기능을 연구하고 있다.  이런 연구를 당생물학이라하고 탄수화물의 종류, 구조 기능을 밝히는 연구를 글라이코믹스라고 한다.  2003년 미국 MIT 대학에서 21세기를 변화 시킬 수 있는 10대 기술을 발표한 적이 있었는데 바로 당생물학과 글라이코믹스 분야가 포함되어 있다.

그림 2. 생체 분자를 인식하는 세포 표면 탄수화물(당사슬)

○ 강연내용

단백질은 20개의 아미노산으로 구성되어 있고 아미노산들은 물을 싫어하는  것, 물을 좋아하는 것, 그리고 물을 좋아하는데 양이온을 갖고 있는 것 그리고 음이온을 갖고 있는 것으로 나눌 수 있다.  따라서 아미노산이 어떤 순서로 연결되어 있냐에 따라 물이 많은 세포 내에서 단백질들은 각각 특이적인 하나의 구조를 만든다.  단백질은 인산 및 탄수화물로 수식화 되기 때문에 그 구조가 변하게 된다.  따라서 단백질이 원래의 구조에서 다른 모습으로 변신하여야만 기능을 수행하는 것이 많다. 본 강의에서는 단백질에 수식화 되는 인산과 경쟁적인 관계에 있는 탄수화물의 이야기를 할 것이다.

○ 연구팀 및 연구 소개

연세대학교 융합오믹스 의생명과학과의 조진원교수 연구팀은 2007년부터 미래부와 한국연구재단이 지정하는 국가지정연구실 (NRL) 사업으로 “O-GlcNAc 수식화 제어 기반 기술 개발” 연구를 수행해왔으며 2013년부터 중견연구자사업을 수행해 오고 있다. 본 연구는 기초 생명과학 분야 중 아직까지 미개척분야인 당생물학의 한 부분으로 인간의 질병 및 중요 생명 현상과 관련된 O-GlcNAc의 기능을 연구해 오고 있다.  본 연구실은 현재 1명의 박사후 연구원, 7명의 대학원생, 1명의 학부생 그리고 1명의 연구원으로 구성되어 있으며 각자 독립적인 연구를 수행하고 있다.  대표적인 본 연구의 결과로는 지난 10여 년간 규명하지 못했던 p53 단백질(종양억제단백질)의 O-GlcNAc 수식화 위치와 기능을 밝혀 세계적인 학술지인 Nature Cell Biology에 발표하였고 2008년에는 당뇨의 합병증 발생과 밀접한 관계가 있는 NFκB의 O-GlcNAc의 수식화 위치와 기능을 밝혀 미국학술원회보에 발표하였다. 두 연구 결과 모두 국내 언론의 관심을 받았으며 Nature가 발행하는 웹진인 Functional Glycomics Gateway에 소개되기도 하였다. 또한 2012년에는 초파리의 생체 리듬을 O-GlcNAc 수식화가 조절을 담당한다는 보고를 개체수준에서는 최초로 Genes & Development 지에 발표하였고 이는 같은 호의 Perspective란에 소개되기도 하였다.

또한, 조진원 교수는 2007년 7월부터 국제복합당질학회(International Glycoconjugates Organization) 평생 국가위원으로 위촉되었으며 2017년에는 국제복합당질학회를 조직위원장으로 제주도에서 개최하며 동 학회 회장으로 내정되어 있다. 2013년에는 연세대학교 언더우드 특훈교수로 임명되었다. O-GlcNAc 분야의 전문가로 인정받아 각종 국제 학회 및 Johns Hopkins 의과대학을 비롯한 외국의 유명 대학으로부터 세미나 초청을 받아 연구결과를 발표하고 있다.

[부산광역시 궁리마루(옛 부산중앙중학교)]

□ 박경표 (02-740-8658, kppark@snu.ac.kr)

○ 소속 : 서울대학교 치의학대학원 교수

○ 학력

- 1975년~1981년 : 서울대학교 치과대학 치의학 학사

- 1982년~1984년 : 서울대학교 대학원 생리학 석사

- 1988년~1990년 : 서울대학교 대학원 생리학 박사

○ 주요경력

- 1984년~1987년 : 군복무(육군) 군의관 대위

- 1989년~1990년 : 영국맨체스터 대학교 생물학 포스터닥

- 1999년~2001년 : 영국맨체스터 대학교 생물학 연구교수

- 2007년~2008년 : 호주 플린더스 의과대학 면역학 교환교수

- 1995년~현  재 : 서울대학교 치의학대학원 생리학교실 교수

- 2008년~현  재 : 구강악안면 노인성기능장애 연구센터 센터장

○ 주요연구내용

- 타액-외분비 기전 연구

- 세포막 수송체 연구

- 자가면역 질환에 관한 연구

타액과 구강건강

서울대학교 박경표 교수

그림 1. 타액선의 해부학적 구조 (Lee et al., Physiol Rev 92; 39-74, 2012)

○ 연구배경

우리 입안(구강)은 항상 적당한 상태로 젖어있는데 이는 쉴 새 없이 침 혹은 타액이 구강내로 분비되기 때문이다. 정상적인 타액분비는 구강건강을 유지하는데 필수적이다. 타액은 다양한 기능을 갖고 있어 구강병 즉, 치아우식증 및 치주질환을 예방해준다. 타액 내에는 산을 완충시키는 성분(중탄산이온)과 세균을 죽이는 항세균 물질 등이 있다. 우리가 맛을 느낄 수 있는 것도 음식물이 타액에 용해되어, 음식물 입자가 혀의 미각세포와 반응함으로써 이루어지는 것이다. 또한 타액은 기계적, 화학적, 열자극으로부터 구강점막을 보호하고, 공기의 흐름을 매끄럽게 하여 발성과 연하에 도움을 준다. 따라서 타액선(침샘)의 기능 이상으로 인해 타액이 분비되지 않는 상태, 즉 입안이 마르는 구강건조 상태는 치아우식증, 치주질환, 구강작열감 증후군과 같은 통증 및 미각장애를 포함한 다양한 구강질환을 유발한다. 특히 노인의 경우 타액분비가 잘 안되면 구강건조증이 유발되고 이는 삶의 질을 크게 떨어뜨린다.

○ 강연 소개

우리 몸에는 이하선(귀밑샘), 악하선(턱밑샘), 설하선(혀밑샘)의 3대 중요 타액선이 있고, 그 외 입천장, 협점막 등에도 소타액선이 있다. 안정상태에서 타액은 분당 0.3 ml 정도 분비되며, 자극을 받으면 1.5 내지 2 ml 까지 분비율이 증가된다. 하루에 분비되는 타액의 총량은 0.5 리터 정도이며 66%는 이하선, 약 25%는 악하선에서부터 타액이 분비된다. 잠 잘 때는 타액의 분비가 거의 일어나지 않는다. 타액은 선포세포라고 불리우는 상피세포에서 일어난다. 초기 타액이 만들어지기 위해서는 세포막에 있는 다양한 종류의 이온 통로 및 세포막 수송체 단백질들이 관여한다. 이 초기타액은 혈장과 같은 등장성이나 도관을 거치는 사이 나트륨과 염소이온들이 재흡수됨으로써 구강 내에 나오는 최종 타액은 혈장보다 1/2 내지 1/3 정도 낮은 저장성을 띄게 된다.

본 강연에서는 동물 및 사람에서 타액의 다양한 기능을 살펴보고 및 타액 형성 기전을 세포 분자 수준에서 설명한다. 또한 타액선을 비롯해 우리 몸의 외분비 기관에서 정상적인 분비가 일어나지 않을 때 발생하는 질환 및 그 병리 기전을 살펴본다. 또한 새로운 유망기술의 하나로서, 가까운 미래에 타액이 전신 질환 진단에서 어떻게 유용하게 활용될 수 있는지 소개한다.

○ 연구팀 및 연구 소개

서울대학교 치의학 대학원 박 경표 교수 연구팀은 2008년부터 미래창조과학부와 한국연구재단의 기초의과학 연구센터 (MRC) 사업으로 “구강악안면 노인성 기능장애” 연구를 수행하고 있다. 현재 우리나라는 OECD 국가 중에서도 고령화가 가장 빠른 국가이다. 앞으로 고령화가 가속됨에 따라 노인을 대상으로 한 실버산업 등이 유망 산업으로 떠 오르고 있으며, 국민들도 삶의 질에 많은 관심을 갖고 있다. “이빨 빠진 호랑이” 라는 말이 있는데 이는 치아가, 즉 저작 능력이 얼마나 중요한지 일깨워주는 말이다. 충분한 영영섭취는 노인의 건강과 직결되며 이는 구강건강이 뒷받침되어야 한다. 새 정부에서도 국민의 건강한 삶· 안전사회 구현형 국민행복기술 연구개발투자를 강화하고 있고, 그중에서도  평균수명 연장에 따른 노인성 질환 관련 연구가 핵심을 이룬다. 따라서 센터는 고령화에 따라 빈발하는 악안면 영역의 중요 질환들의 원인 규명 및 치료술식 개발을 목표로 한다.

그림 2. 타액선 선포세포 자극시 관찰되는 칼슘변화

[대전광역시 교육과학연구원]

□ 김인규 (042-868-8030, igkim@kaeri.re.kr)

○ 소속 : 한국원자력연구원

○ 학력

- 1978년~1983년 : 성균관대학교 생물학과 학사

- 1983년~1985년 : 성균관대학교 생물학과 석사(생리,생화학)

- 1989년~1993년 : 성균관대학교 생물학과 박사(생리,생화학)

○ 주요경력

- 1988년~현  재 : 한국원자력연구원 책임연구원

- 2010년~현  재 : 한국원자력연구원 원자력안전연구본부 원자력환경안전연구부장

- 2009년~현  재 : UST 과학기술연합대학원대학교 방사선동위원소응용 및 생명공학학과 책임교수

- 2015년~현  재 : 방사선생명과학회 회장

○ 주요연구내용

- 방사선환경안전, 방사선생물학 및 생물화학에 대한 연구

○ 주요업적 및 수상경력

- 1999년 제 9회 과학기술우수논문상 수상(과학기술총연합회)

- 2012년 정부연구개발 우수성과 66선 선정

- 2014년 원자력안전 및 진흥의날 과학기술포장 수상

방사선과 환경

KAERI 김 인 규 박사

그림 1. KAERI개발 전 지구 해양확산모델을 사용한 후쿠시마원전방출 방사성물질의 확산속도

○ 연구배경:

19세기말에 X선과 우라늄의 방사능을 발견하고 마리퀴리가 우라늄광석에서 방사성물질인 라듐을 처음 분리한 이후 20세기 이르러서 방사선에 의해 인체에 유해한 영향의 우려가 있다는 사실이 알려지기 시작한다. 그러나 현재 방사선은 새로운 종이나 유용유전자원을 만들어 식량문제의 해결이나 암검진 및 치료의 의학적 이용, 비파괴 검사 등의 산업적 활용 등 다방면에서 중요하게 활용되고 있다. 그럼에도 불구하고 체르노빌(1986) 및 일본 후쿠시마 원전사고(2011) 이후 우리나라뿐만 아니라 전 세계적으로 방사성물질의 환경내로의 확산 및 이로 인한 방사선인체영향이 첨예한 관심사가 되고 있다. 따라서 예기치 않은 원자력사고 시 방사성물질의 대기, 해양 및 생태환경내로의 확산 및 인체영향 등을 신속하고 정확하게 예측하는 기술과 환경 내 방사성물질의 신속/정밀측정 및 비상시 주민들의 받은 방사선량을 정확하게 측정할 수 있는 새로운 방사선 선량측정방법의 개발 등은 사고 시 국민을 방사선영향으로 보호할 수 있는 필수적인 기술이라고 할 수 있다.

A)                                   B)

그림 2. 생태환경 방사선선량평가 예측코드(A) 및 광자극발광에 의한 방사선선량평가 기술(B)

○ 강연내용

본 강연에서는 우리가 현재 농학적, 산업적 및 의학적 활용에 유용하게 사용되고 있는 방사선이 환경 및 인체에 어떠한 영향을 줄 수 있는지 살펴보고 방사선사고시 환경 및 인체에 방사선영향을 최소화하기 위하여 어떠한 방사선환경안전연구를 수행하여야 하는지 살펴본다.

체르노빌이나 후쿠시마 원전사고의 경우처럼 대형원전 사고 시에는 누출된 방사성물질이 사고발생국 뿐만 아니라 인접국에도 영향을 미칠 수 있기 때문에 방사선대기 및 해양확산을 통하여 얼마만큼의 방사성물질이 유입될 수 있는지 신속하고 정확하게 예측할 수 있는 기술이 확보되어야 한다. 특히 생태계영향 및 오염으로 인한 농작물을 섭취할 경우 인간이 받을 수 있는 영향을 예측할 수 있는 기술도 매우 중요하다. 더불어 사고시 실제 방사선량을 측정할 수 있는 도구가 준비되어 있지 않을 경우 개인 휴대폰 등 휴대용품이나 벽돌 및 타일 등 주변 생활환경에 흔히 접할 수 있는 물질에서 특정 광자극물질을 측정함으로서 과거에 받았던 정확한 방사선량을 측정할 수 있는 광자극발광 선량측정법에 대해서도 알아본다.

○ 연구팀 및 연구 소개

원자력연구원 원자력환경안전연구부(부장: 김인규)는 지난 20여 년 동안 과학기술부(현 미래부)와 한국연구재단의 원자력연구개발사업의 지원을 받아 방사선 환경안전 및 방사선생체영향에 관련된 전반적인 연구를 수행해 오고 있다. 특히 2011년 발생한 후쿠시마원전사고의 교훈으로 방사선환경안전에 관련된 문제점들을 파악하여 2012년부터 5년 계획으로 방사성물질의 환경내 확산예측 및 영향평가기술, 생태계영향평가기술, 방사성유출물질의 신속/정확 측정기술, 사고시 회귀방사선량측정기술등 중요핵심 연구들을 수행하여 오고 있다. 이러한 연구 성과물들은 IAEA, OECD/NEA나 유엔국제방사선영향과학위원회(UNSCEAR)등 국제회의나 조직에서 활발하게 활용하고 있다. 또한 양성자가속기에 관련된 21세기 프론티어사업단에 참여함으로서 방사선에 의한 유용유전개발에 노력하여 왔다. 2013년부터 방사선기술개발사업의 일환으로 방사선의 암치료에 관련하여 방사선량을 최소함으로서 치료효과를 극대화 할 수 있는 기술개발에 노력하고 있다. 또한, 김인규 부장은 현재 방사선생명과학 회장을 역임하고 있으며 방사선환경방호 및 방사선생물학연구분야의 연구의 선진화에 노력하고 있다.

[광주광역시 교육과학연구원]

□ 최강열 (02-2123-743, kychoi@yonsei.ac.kr)

○ 소속 : 연세대학교 생명시스템대학 생명공학과

○ 학력

- 1978~1982  연세대학교 생명공학과 학사

- 1988~1993  퍼듀대학교 생화학과 박사

○ 주요경력

- 2004~2005  Harvard Medical School (생화학-분자약리학)

- 2009~현재  연세의대 생화학-분자생물학교실 조/부교수

- 2004~2005  연세대 공과대학 생명공학과 부교수

- 2009~현재  연세대 생명시스템대학 생명공학과 교수

- 2004~2005  연세대학교 유전체 협동과정(대학원) 주임교수

- 2009~현재  Molecular Complex 기능제어연구실 (국가지정연구실/ NRL) 책임자

- 2004~2005  단백질기능제어이행연구센터(ERC) 센터장

- 2009~현재  도약연구사업/2차 NRL  책임자

- 2004~2005  한국암예방학회  감사/ 상임이사

- 2014~현재  한국세포생물학회 회장

○ 주요연구내용

- 세포의 신호전달연구를 기본 골격으로 세포 내 단백질들의 복잡한 complex 형성을 조절하여 암 발생, 특히 줄기세포의 암화를 억제하는 방법을 개발 한다. 또한 줄기세포분화를 위한 기반기술을 구축하여 치료기술 개발에 이용 하고자 하는 연구수행

○ 주요업적 및 수상경력

- ‘Noteworthy Contribution to Scientific Literature’  Science 誌STKE/ Editor's Choice

- 2008년 교육과학기술부 연구 개발사업 우수연구 성과 50선

- 연세대 생명공학과 40주년기념 동문행사 우수업적 교수상

- 연세대학교 우수 연구 교수상

- 연세대학교 우수 강의 교수상

- MDLINX (저명 의학정보사이트)  Featured Article 3회 선정

- “줄기세포발견에서 재생의학까지“; 2011년도 청소년권장도서 선정; 2012년도 서울시교육청 추천도서 선정, 교육과학기술부 2012년 상반기 우수도서 선정

- 국가 우수연구개발성과 100 선 (범부처/미래창조과학부)

- 한림선도과학자 선정

- 연세대 우수 교수상(연구부문)

- 2014년 기초연구 우수성과 50선 선정(한국연구재단/미래창조과학부)

- 2014년 연세대 우수연구업적 교수상

재생의 꿈 “줄기세포”

연세대학교 최강열 교수

그림 1. 14.5일 지난 생쥐의 배아로부터 신경줄기세포를 분리 배양 한 후 뇌에 존재 하는 몇 가지의 기능성 세포로 분화 시키는 과정을 보여 줌.  신경세포 (neuronal cells), 성상세포 (astrocytes), 그리고 희소돌기아교세포 (oligodendrocytes)를 Tuj1, GFAP, MBP 각각의 마커들을 이용해서 각각 확인한 이미지.

그림 2.  분화된 신경줄기세포를  신경분화 마커인 Map2ab 마커로 확인한 이미지

그림 3; 대장암의 암화과정에 있어 APC 라는 유전자의 돌연변이는 암 발생의 시작에 중요하며, 암화가 시작되면 정상대장이(Normal colon) 선종(Adenoma)으로 발전하게 되고, 이 때 암 줄기세포도 약하게 활성화되게 된다. 이후 발생하는 K-ras의 돌연변이는 암의 진행에 중요하며, 암화가 진행되면 암 줄기세포의 활성화가 크게 증가되며 선암(Adenocarcinoma)로 발전하게 되고, 암의 전이로 이어지게 된다. 특이 이 같은 암 줄기세포의 활성화는 암의 전이와 치료 후 재발에 매우 중요 한 것으로 알려져 있다.

○ 연구배경

사람의 몸은 다양한 종류의 세포로 이루어져 있다. 피부 세포가 외부로부터의 유해한 자극으로부터 몸을 보호하고, 신경 세포가 온몸 구석구석으로부터의 신호를 전달하여 각종 생리 현상을 수행하는 것처럼, 각 세포들은 정해진 장소/조직에서 자신만의 전문화된 기능들을 수행한다. 질병은 근본적으로 각각의 세포가 자신의 기능을 하지 못할 때 일어난다. 피부 세포가 제 기능을 하지 못한다면 세균의 침입을 막지 못해 몸이 병들게 될 것이며, 신경 세포가 제 기능을 하지 못한다면 우리는 감각을 잃게 될 것이다.

신기한 것은, 고도로 전문화된 기능을 갖는 각각의 세포들이 사실상 하나의 세포로부터 나왔다는 것이다. 똑같은 세포가 피부 세포도 되고, 신경 세포도 되는 이 신비한 과정은 우리의 탄생 시점, 즉 우리 부모님의 정자와 난자가 만나는 순간으로부터 시작된다. 정자와 난자의 결합으로 만들어진 한 개의 세포인 수정란은 이후 분열을 거듭하여 동일한 세포들로 이뤄진 세포 덩어리가 된다. 이 세포 덩어리는 지속적인 분열과 동시에 각기 자신의 고유기능을 수행 하는 세포로 변해가는 분화라는 과정을 거치게 되어 기능을 수행 하는 특성 있는 세포 그리고 조직이 되어 독특한 기능을 수행 하게 된다. 이 같은 과정을 통해 동일한 세포들의 집합체에 불과했던 배아는 인간의 형체를 갖춘 ‘태아’로 변화한다. 이 같은 분화과정에 들어가기 전, 아직 운명이 결정되지 않은 무한한 잠재력을 가지는 세포들을 우리는 배아줄기세포라고 부른다. 이 세포들은 마치 아직 굳어지지 않은 찰흙과 같아서, 주어진 상황에 따라 거의 모든 종류의 세포로 자유로이 변화할 수 있다.

태아가 완전히 자라 성체가 된 이후에도 모든 종류의 세포로 분화 할 수는 없지만, 특정 기능을 가지는 세포들로 분화 할 수 있는 줄기세포들이 골수, 뇌 등 몸의 여러 곳에도 존재 하고 있으며 이들을 성체줄기세포라고 부른다.  줄기세포들은 동일한 세포로 분열하는 능력도 여전히 가지고 있어 작은 양의 세포도 금세 충분한 양으로 키울 수 있다. 즉, 이론적으로는 줄기세포만 있다면 신경 세포가 되었든, 피부 세포가 되었든 맘먹은 만큼 늘릴 수 있다는 말이다. 이 같은 줄기세포들을 이용해 기능을 수행하는 목적세포로 분화시켜 특정세포나 기관이 망가진 환자에 적용 할 수 있는데, 여기서 재생의학의 꿈이 시작된다.  환부를 도려낸 후, 신체의 회복 능력에 의존하는 외과 중심의 수술이나, 각종 약물로 손상된 세포 및 장기를 회복시키고자하는 기존의 치료방식과는 달리 줄기세포를 이용한 치료는 환부 및 장기들의 직접적인 대체를 지향한다. 이 같은 줄기세포 치료방법은 주로 현재 의학으로는 치료 할 수 없는 신경계질환, 당뇨병, 척수손상, 화상, 실명 등 난치병 등의 치료에 대한 기대감에 인류에게 커다란 희망을 안겨주고 있다.  하지만 이 같은 줄기세포에 대한 커다란 기대에도 불구하고 현재 줄기세포의 환자적용은 극히 제한되어 있으며, 앞으로 해결해야 할 많은 문제점들을 가지고 있다. 줄기세포의 이용을 위해서는 각종 줄기세포를 추출하고 배양하는 안정한 조건 확립, 줄기세포를 특정기능을 수행하는 특이 세포로 분화 시킬 수 있는 분화유도기술의 확립, 필요한 세포로 분화 시킬 때 흔히 일어날 수 있는 암 발생의 문제점, 배아줄기세포와 관련된 윤리문제 등은 줄기세포의 산업화 및 환자적용을 위해 반드시 해결되어야 하는 문제 들이다.

또한 줄기세포 특히 배아줄기세포는 암세포와 유사한 성격을 가지고 있다.  따라서 종종 배아줄기세포를 잘못 적용하게 되면 암을 유발할 위험성을 가지고 있다.  또한 암환자를 치료한 후 중요 사망원인이 되는 재발 또 그에 따른 사망에 암세포의 일부로 존재하다가 작용하는 암줄기세포가 중요한 역할을 한다는 사실이 알려 짐으로써 줄기세포 연구는 다각도로 진행 되어져야 하는 것이다.

○ 강의내용

줄기세포가 지닌 두 가지 능력, 자기복제 능력과 전분화 능력은 사람들에게 재생의학이라는 새로운 꿈을 안겨 주었다. 그러나 배아로부터 추출된 줄기세포인 배아줄기세포의 경우, 거의 모든 세포로 분화할 수 있는 전분화능을 가지고 있음에도 불구하고, 배아를 파괴시킨다는 점에서 윤리적 문제에 부딪쳐 왔다. 이에 따라 분화능에는 다소 제한이 있지만 성체의 조직에서 얻을 수 있는 성체 줄기세포에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 동시에 성체 줄기세포가 가지는 분화능의 한계를 극복하기 위해 많은 연구자들이 노력하고 있다. 최근 들어 이미 분화된 성체세포를 역분화시켜 배아줄기세포로 만들어 이용하고자 하는 노력의 성공사례가 보고되고 있다. 이는 배아줄기세포로 인해 야기될 수 있는 윤리적 문제해결의 실마리를 제공 할 수 있으나, 안정된 기술 확립 안정성 등에 대한 문제해결 등 아직 해결해야 할 문제들이 산적해 있다. 본 강연은 줄기세포가 무엇인지? 왜 중요한지? 줄기세포의 종류와 특징, 추출 및 환자적용에 대한 개요, 줄기세포 임상적용을 위해 해결해야 할 문제점, 윤리문제 등에 대해 강의 할 예정이다.  2012년 노벨 생리의학상 수상자인 신지 아마나카 교수가 발견한 역분화 줄기세포에 대해 중요성, 문제점 및 미래에 전망에 대한 내용이 강의에서 다루어질 예정이다. 또한 최근 암의 재발과 전이를 일으키는 이유로 중요하게 다루어지는 암 줄기세포에 대해서도 언급될 예정이다.

○ 연구팀 및 연구 소개

연세대학교 생명공학과의 최강열 교수 연구팀은 2005년부터 한국연구재단/교육과학기술부가 지정하는 국가지정연구실 (NRL) 사업으로 “Scaffolder 단백질의　제어를　통한　줄기세포　조작기술 개발“ 연구를 시작 한 이래, 바이오 디스커버리 연구를 통한 분화제어 물질개발, 2009년부터 연세대학교 내에 단백질기능제어이행연구센터(ERC)를 유치하여 각종 줄기세포제어, 암줄기세포를 억제하는 항암제 개발 연구를 수행해 오고 있다.

[대구 중앙도서관]

□ 김동희 (053-950-5327, dkim@knu.ac.kr)

○ 소속 : 경북대학교 물리학과

○ 학력

- 1978~1983  서울대학교 물리교육학과 학사

- 1984~1990  시라큐스대학교 물리학과 이학박사

○ 주요경력

- 2002년~2005년 : BK 고에너지물리팀장

- 2009년~2013년 : WCU 고에너지 충돌물리 연구 사업단장

- 2002년~현  재 : 경북대학교 자연과학대학 물리학과 교수

○ 주요연구내용

- CERN의 LHC 실험을 통한 새로운 물리 현상 또는 암흑 물질의 탐색 연구

○ 주요업적 및 수상경력

- 새로운 물리 현상의 탐색 연구로 인류의 지식 확산에 공헌하고 있음

- Physical Review Letters 논문 등 다수

- 대중 과학서, ‘바벨탑의 힉스 사냥꾼’사이언스북스(주) 출간 2014년

바벨탑의  힉스 입자 사냥꾼, 미지의 자연 현상을 찾아서

경북대학교 김 동 희 교수

그림 1. CERN의 LHC 실험의 CMS 검출기

○ 연구배경: CERN의 LHC 실험에서의 새로운 물리현상 연구

21세기 들어 인류의 가장 중요한 업적 중의 대표적인 것 하나를 꼽으라면 2012년 CERN의 LHC 실험을 통한 힉스 입자의 발견을 들 수 있다. 물질을 이루는 더 이상 쪼갤 수 없는 궁극의 기본입자들이 우주에 존재하는 힘들에 의해 상호작용하고 이들 입자가 질량을 가지도록 역할을 해주는 힉스 입자는 표준모형에 의해 설명되어 왔다. 그러므로 발견은 모형의 완성이라는 측면에서 인류가 우주를 이해하는 근본 틀을 알고 있다는 측면이 있다. 다른 한편으로 표준모형이 설명하지 못하는 전혀 새로운 물리 현상이 우주에는 있을 수 있으며 현재 존재가 확실시 되고 있는 암흑물질의 존재 또한 표준모형은 설명하지 못한다.

이에 LHC는 인류 역사상 가장 높은 에너지에서 우주에 아직 인류가 모르는 새로운 물리 현상의 탐색을 암흑물질의 발견 연구를 위해 가동을 다시 2015년 5월부터 새로이 시작한다. 본 팀은 한국연구재단의 지원을 받아 새로운 에너지에서의 미지 물리 현상의 탐색 연구를 전 세계 유수의 팀들과 공동 연구를 수행한다.

그림 2. LHC 실험이 진행 중인 스위스 제네바 근교에 소재하고 있는

CERN(유럽입자물리연구소) 전경

○ 강연내용

스위스 제네바에는 세계최대 입자물리연구소가 있다. 이 연구소는 2012년에 힉스입자를 발견하여 2013 노벨물리학상을 수상케 한 바 있다. 제네바 지역은 역사적으로도 특이할 일이 많이 일어난 곳으로 이 지역에서 일어났던 역사적 사건을 수 천만 년 전으로 부터 로마제국 시대, 중세의 다빈치가 살던 시대, 그리고 현재까지를 살펴본다. 더 나아가 현재 이 지역의 핵심시설인 CERN에서 어떤 일들이 벌어지고 향후 미래 물리학을 이 연구소가 어떻게 선도할 것인가를 조망한다. 본 강연은 필자가 2014년 출간한 교양과학서인 ㈜사이언스북스의 ‘바벨탑의 힉스 사냥꾼’의 내용을 기반으로 하고 있다.

○ 연구팀 및 연구 소개

경북대학교 물리학과 김동희 교수 연구팀은 2009년부터 2013년까지 미래창조과학부와 한국연구재단의 WCU 연구사업 산하 WCU 고에너지 충돌물리연구 사업단과 2013년부터 미래창조과학부와 한국연구재단의 중견 도약과제의 지원으로 “CERN(유럽입자물리연구소)의 LHC(Large Hadron Collider) 가속기의 양성자-양성자 충돌을 통하여 새로운 물리 현상의 탐색” 연구를 수행하고 있다. LHC 실험인 CMSg와 ATLAS는 2012년 힉스 입자를 발견한 바 있고 이 발견은 2013년 노벨물리학상을 수상케 했다.  연구사업의 결과로 새로운 게이지 보존 및 초대칭 모형 입자 등의 탐색을 수행하여 그 입자들이 존재한다면 질량의 하한선을 알아내어 새로운 물리 현상의 존재 여부의 연구로 공헌하고 있다.

본 연구팀은 현재 인류 역사상 최초의 에너지인 13 TeV 에너지에서의 LHC 가동을 앞두고 새로운 실험의 데이터 분석을 위한 각종 제반 연구를 수행하고 있다. 이를 바탕으로 미탐지에너지의 분석을 통하여 암흑물질 또는 미지의 물리 현상의 탐색 연구를 수행하고 있다.

[서울특별시 과학전시관]

□ 이병훈 (062-715-2308, bhl@gist.ac.kr)

○ 소속 : 광주과학기술원 신소재공학부 교수

미래전자소자기술센터 센터장

○ 학력

- 1986년~1989년 : 한국과학기술원 물리학 학사

- 1989년~1992년 : 한국과학기술원 물리학 석사

- 1997년~2000년 : University of Texas at Austin 전기 및 전자공학 박사

○ 주요경력

- 1992년~2000년 : 삼성전자 반도체연구소 대리

- 2001년~2007년 : IBM Senior Scientist Program manager

- 2007년~2008년 : IBM Senior Scientist Program manager

- 2008년~현  재 : SEMATECH Program manager

- 2013년~현  재 : 광주과학기술원 미래전자소자센터 센터장

- 2015년~현  재 : 광주과학기술원 대외협력처 대외협력처장

○ 주요연구내용

- 전자소자용 gate stack 개발

- 새로운 로직소자를 이용한 초절전 아키텍쳐 연구

영화 속의 과학이야기 (부제 : 에너지와 정보)

광주과학기술원 이 병 훈 교수

그림 1 뇌파검출 실험 사진

그림 2 광주과학기술원 미래융합파이오니어 과체팀이 제작한 뇌파인식 소자사진

○ 연구배경

- 무선전화, TV, 로봇, 인터넷, 자율운전 자동차등은 한때 영화에서나 볼 수 있었던 기술이지만, 이제는 이미 누구나 사용하고 있거나, 가까운 시일 내에 사용가능한 기술이 되어 우리의 생활을 편리하게, 유익하게 도와주고 있습니다.

우리의 일상생활에서 빠질 수 없게 된 이런 기술들을 사용하는 데 필요한 에너지는 5년마다 두 배 이상 늘어나면서, 가까운 미래에 우리에게 큰 부담이 될 것이라는 예상이 있고, 머지않아 정보를 만들고, 전달하고, 일상생활에 활용하는 데 필요한 에너지 때문에 기술의 활용에도 제약이 생길 수 있는 상황이 되지 않을까 하는 우려가 많습니다.

이 문제를 근본적으로 해결하기 위해서는 지금까지 우리가 상상해온 것과는 아주 많이 다른 정보처리기술이 필요할 것입니다. 거의 60년 이상 사용해온 기술을 뿌리에서부터 바꾸는 것은 무척 어려운 일이지만, 누군가 한걸음을 먼저 내딛어야만 하는 일임에는 틀림없습니다.

○ 강연 소개

- 본 강연에서는 영화 속의 상상이 현실화된 예를 제시하고, 앞으로 우리가 현실화 해나가고자 하는 기술에 대해서도 소개하려고 합니다.

- 특히 에너지를 적게 쓰는 정보화 사회를 만들기 위해서는 가장 먼저 에너지를 적게 쓰는 컴퓨터를 만들어야하기 때문에, 이 부분에 대해 국가에서 지원을 받아 진행 중인 연구를 소개하려고 합니다.

- 젊은 학생들에게 불가능에 도전하는 연구팀의 모습을 보여주고, 다음 세대의 과학자들에게 용기를 불어넣어주는 것이 본 강연의 목적입니다.

○ 연구팀 및 연구 소개

광주과학기술원의 미래전자소자연구센터에는 9명의 교수와 100명이상의 학생이 소속되어있으며, 국내외 다수의 전문가, 교수들도 연구에 참여하고 있습니다. 대표적인 연구사업으로는 인공두뇌급 반도체용 3차원 집적소재 개발, 뉴로모픽소자응용기술개발 사업이 있으며, 지금의 컴퓨터가 소모하는 전력을 1/100이하로 줄이기 위해서는 여러 가지 종합적인 연구들이 함께 진행되어야 하기 때문에, 적어도 15년 이상을 꾸준히 연구하려는 계획을 갖고 있으며, 이 분야에서 가장 앞선 기술을 연구하는 연구의 중심기관으로 발전하겠다는 계획을 갖고 있습니다.