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[University of New Mexico] Mechano Oncology Lab

미국 뉴멕시코 주에 위치한 뉴멕시코 대학 (University of New Mexico)의 의과대학 병리학과에 소속된 저희 연구실은 암세포와 그 주위 미세환경이 외부로부터의 자극에 반응하여 어떻게 기계생물학적 변형을 일으키고 이러한 변형이 암의 발생, 진행, 전이에 끼치는 영향을 연구하고 있습니다

그림1. 뉴멕시코 대학이 위치하고 있는 알버커키는 뉴멕시코 주의 가운데 지역에 있습니다.


뉴멕시코 주는 콜로라도 주의 남쪽에서 멕시코와 국경을 맞대고 있으며, 애리조나 주와 텍사스 주의 중간에 위치하고 있습니다 (그림1). 뉴멕시코 주의 주도는 예술의 도시로 알려진 싼타페(Santa Fe) 이지만, 가장 많은 인구가 거주하는 곳은 뉴멕시코 대학이 소재하고 있는 알버커키 (Albuquerque) 라는 도시입니다. 알버커키의 서쪽에는 리오 그란데 (Rio Grande) 강이 남북으로 흐르고, 동쪽으로는 산디아 (Sandia) 산이 자리잡고 있습니다 (그림2).

그림2. 산디아 산(위)과 리오 그란데 강(아래) 사이에 위치하고 있는 알버커키 시(중간). (Image source: https://www.sandiaprep.org/apps/pages/index.jsp?uREC_ID=1176917&type=d&pREC_ID=1790344)

그림3. 알버커키에서 매해 10월에 개최되는 국제 열기구 축제 (https://balloonfiesta.com/)


이곳에는 넷플릭스나 인텔 같은 회사와 함께 샌디아 국립연구소 (Sandia National Laboratories), 커트랜드 (Kirtland) 공군기지, 러브리스 (Lovelace) 의료센터 등이 위치하고 있으며, 페이스북 데이타센터와 아마존 물류센터 등도 건설중에 있습니다. 알버커키의 위도는 한국의 부산과 비슷한 북위 35도이고, 인접한 애리조나와 텍사스의 사막 지역과는 다르게 해발 고도가 1,600미터 (5,000 피트)로 매우 높아서 무척 온화한 기후를 가지고 있습니다. 알버커키는 매년 10월에 개최되는 국제 열기구 축제로도 유명합니다 (그림3).

그림4. 뉴멕시코 대학의 Central Campus 모습들.

뉴멕시코 대학은 1889년에 설립된 뉴멕시코주의 플래그쉽 대학으로 (그림4), 2020년 기준으로 약 16,000여명의 학부생과 6,300여명의 대학원생 (총 학생수 대략 2만 3천 명)이 재학중입니다. 메인 캠퍼스의 북쪽에 위치하고 있는 Health Sciences Center (그림5)에는 병원과 함께 의과대학, 약학대학, 간호대학, 보건대학 등이 속해있으며, 특히 미국 국립보건원 (National Institutes of Health)-국립 암연구소 (National Cancer Institute)가 지정한 전국의 51개 종합 암연구 센터 (Comprehensive Cancer Center)중 하나가 이곳에 있습니다.

그림5. 뉴멕시코 대학의 북쪽 캠퍼스에 해당하는 Health Sciences Center 전경.

저희 연구실은 암의 전이 기작을 기계생물학적 관점에서 보다 자세히 이해함으로써 새로운 암 전이 억제 및 예방 치료법을 찾는 것을 목표로 하고 있습니다. 세포의 기계/물리적 특징들이 세포의 성장, 분화, 사멸, 이동 등을 조절하는 데에 있어서 중요한 역할을 수행한다는 것이 밝혀지면서 기계생물학 분야 연구에 많은 관심이 모아지고 있습니다. 특히 암세포의 기계/물리적 특징 변화는 암의 발생/진행/전이 등에 직접적으로 관여한다는 것이 최근들어 밝혀지면서 암생물학 연구분야에서도 큰 관심을 끌고 있습니다.

연구실 책임자인 김태형 교수는 박사과정과 박사후연수 기간 동안 기초 암생물학 및 암 대사 생물학을 생쥐 모델로 연구하였습니다. 이후 두번째 박사후 연수 기간 동안 유방암 세포를 모델로 하여 암 기계생물학을 연구하였고, 스트레스 호르몬에 의한 암 세포 및 면역 세포의 기계생물학적 특징 변화와 이러한 변화가 암세포 이동/침윤 및 면역 세포 기능 변화에 끼치는 영향을 밝혔습니다.스트레스 호르몬 이외에도 암 세포는 환경으로부터 다양한 생화학적 혹은 기계적 자극에 노출되는데, 이러한 다양한 외부 요소들이 암 세포의 기계적/물리적 특징 변화에 어떠한 영향을 끼치는지 잘 알려져 있지 않습니다. 저희 연구실은 다음과 같은 커다란 테마를 중심으로 암세포의 기계생물학적 특징을 연구하고 있습니다.

2-1. 혈중 포도당에 의한 암세포의 기계생물학적 특징 조절

비만과 당뇨는 전세계적으로 급증하고 있으며 공중보건에 큰 위협이 되고 있습니다. 이와 동시에 암환자 숫자도 증가하고 있으며 암과 비만/당뇨 사이의 유의미한 상관관계를 보여주는 역학조사 결과들이 많이 보고 되었습니다. 그러나 아직 암과 비만 사이의 연결 고리들이 분자 수준에서 명확히 규명되지 않았습니다. 특히, 임상에서는 비만이나 당뇨같은 기저질환이 있는 암 환자를 치료해야되거나, 현재 혹은 과거 암 환자의 비만/당뇨를 치료해야 되는 경우가 늘어나고 있습니다. 이러한 두 가지 이상의 복잡한 질환을 효율적으로 치료하기 위해서는 각 각의 질환은 물론 서로간에 끼치는 영향도 종합적으로 이해할 필요가 있습니다. 암 세포는 포도당을 주요 에너지원으로 사용하고, 이 때문에 암 조직의 포도당 농도는 주변 조직에 비해 낮다고 알려져 있습니다. 암 세포가 전이를 위해 주변 조직으로 이동하여 혈관으로 들어가게 되면, 암 세포들은 증가된 포도당 농도에 노출되게 됩니다. 특히 비만/당뇨 환자의 경우 혈중 포도당 농도가 이미 높은 상태여서 암세포는 더욱 높은 농도의 포도당을 경험하게 됩니다. 저희 연구실에서는 암세포의 기계적 특성 변화가 암과 비만/당뇨 사이의 연결고리들 중 하나일 수 있다는 가설 아래, 암 세포가 경험하는 포도당 농도의 증가가 암 세포의 이동성에 끼치는 영향을 조사하고 있습니다.

2-2. 암세포와 면역세포의 기계적 특성이 면역치료에 끼치는 영향

삼중음성 유방암은 유방암의 여러 하위 분류들 중에서 가장 예후가 좋지 않은데, 그 주요 원인은 항암제 내성과 강력한 전이성에 있습니다. 특히 다른 호르몬 수용체 양성 유방암들과는 다르게 현재까지 표적치료법이 없어서, 유방암에 의한 사망의 대다수를 삼중음성 환자들이 차지하고 있습니다. 최근에 PD-L1을 표적으로 하는 삼중음성 유방암 면역치료가 허가를 받았으나, 면역치료에 반응하는 환자와 그렇지 않은 환자들이 보고 되며 면역치료의 한계를 다시 한번 보여주었습니다. 따라서 현존 면역치료의 효율을 증가시키는 것이 필수적인 상황입니다. 면역치료의 효율을 높이기 위해서는 (1) 면역세포가 암 조직으로 보다 많이 유입되도록 하고, (2) 암 세포의 면역 세포 억제를 무력화 시키거나, (3) 면역세포의 암 세포 사살 기능을 증대시키는 방법 등이 있습니다. 저희 연구실에서는 이 세 가지 경우들을 중심으로 암세포 혹은 면역세포의 기계적 특성들이 어떠한 역할을 수행하는지 알아보고 있습니다. 암 세포와 면역 세포의 기계적 특성들이 면역치료 효율성에 기여하는 기작을 이해하게 된다면, 면역치료에 반응하지 않은 환자들은 이러한 세포 기계적 특성을 조절함으로써 면역치료의 효과를 증대시킬 수 있을거라 기대해 볼 수 있습니다.

2-3. 암세포의 기계적 특징을 조절하는 다양한 신호전달체계 규명

세포의 기계적 특성을 조절하는 단백질들은 여러 종류가 알려져 있습니다. 특히 세포 골격, 운동 단백질, 핵막 단백질, 병소 유착 단백질, 그리고 이들을 조절하는 신호 전달 체계의 여러 단백질들이 세포의 기계적 특성 결정에 중요한 역할을 합니다. 그리고 이러한 신호 전달 체계의 단백질들은 세포내 다른 생리적 현상에 관여하는 다른 신호 전달 체계와 공유되고 있습니다. 예를들어, Autophagy에 관여하는 RhoA 단백질은 ROCK를 통해 myosin의 활성도 조절합니다. 저희 연구실은 이러한 복잡한 세포내 신호전달계 사이의 상관관계를 연구함으로써 세포의 기계적 특성을 조절할 수 있는 다양한 신호 전달 체계를 종합적으로 이해하고, 나아가 이를 활용하여 세포와 세포외 기질 및 미세환경의 기계적 특성을 조절할 수 있는 방법들을 개발하는 것을 목표로 하고 있습니다.
 

그림6. 실험실 전경

저희 연구실은 2020년 가을에 문을 열었습니다 (그림6). 2021년 5월에 연구원 1명이 합류하고, 9월에는 포스트닥 1명이 합류할 예정입니다. 기계생물학 혹은 암생물학에 관심있는 포스트닥은 상시 모집중입니다. 관심 있으신 분들은 CV와 Research Statement를 PI에게 이메일로 보내 주시면 됩니다. 그리고 대학원생도 모집중이며, 관심 있는 학생은 UNM Biomedical Sciences Graduate Program (BSGP) 나 UNM Biomedical Engineering (BME )을 통해 PhD 과정에 지원하시면 됩니다.
연구실 구성원들은 UNM School of Medicine, Department of Pathology 및 UNM Comprehensive Cancer Center의 Cellular and Molecular Oncology 을 중심으로 UNM Health Sciences Center에서 운영되는 각 종 세미나, 저널클럽, 및 커리어 개발 교육에 참여할 수 있습니다. 또한 효율적으로 실험 결과를 얻을 수 있도록 Microscopy, FACS, Genomics, Animal models, Biostatistics, Human tissue repository등 core facility에서 연구를 지원해 주므로 많은 전문가들의 도움을 쉽게 받을 수 있습니다.
이제 막 시작하는 연구실이므로 앞으로 함께 하게 될 연구실 구성원들과 함께 노력하여 재미있게 연구하며 구성원 모두가 성공적인 커리어를 쌓아갈 수 있는 생산적이면서도 화목한 연구실 분위기를 조성하고자 합니다.

UNM에 오시려면 Albuquerque International Sunport Airport (ABQ)로 오시면 됩니다. 공항에서 북쪽으로 약 10~15분 정도 I-25를 타고 오시면 UNM 캠퍼스에 도착하고, 저희 연구실은 UNM의 Health Science Center 캠퍼스내 Cancer Research Facility 2층에 위치하고 있습니다.

주소  : Cancer Research Facility #209, 2325 Camino de Salud. Albuquerque, NM 87131 USA
이메일  : theunmkimlab@gmail.com
홈페이지  : : http://thekimlab.net
전화번호  : +1-505-272-9748
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김태형(bioholic)

뉴멕시코 대학교
Department of Pathology

교수

보건의료분야 전문

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