인간의 세포와 조직, 장기를 대체하거나 재생시켜서 원래의 기능을 할 수 있도록 복원시키는 재생의학 분야는 현재 의과학 발전의 원동력이다. 예전이라면 회복이 불가능했을 조직과 장기에 대해서도 손상된 부분을 회복하거나 교체해 낫게 할 수 있게 됐다. 최근 미국 카네기멜런대 연구진들은 3D프린터를 활용해 붕괴되지 않는 생체조직 구현에 성공했다. 사람을 치료하고 구하는데 중요한 역할을 할 재생의학 분야는 앞으로도 날로 발전할 것이다. 이에 국내 재생의학 분야를 이끌 배기범 교수를 만나 그의 연구에 대해 들어봤다.
조직세포 재생물질 개발, 다 장기로의 응용연구
배기범 교수는 손상장기의 회복을 촉진하는 물질을 개발해 주목받았다. 손상된 장기조직세포의 재생속도를 증가시키는 물질 개발을 동물연구를 통해 실험에 성공해, 인체 조직재생 치료제의 개발을 앞당겨 재생의학을 초석을 마련해냈다.
배 교수는 현재 해당 연구에 대한 확인연구와 함께 콩팥, 심장 등 다른 주요장기로의 응용 연구에 여념이 없다. 동물모형으로 허혈손상 및 장기의 방어능력, 회복속도에 대한 연구를 진행 중에 있다. 감염, 외상, 독성물질 등으로 인해 장기가 손상된 경우 생체 내에서는 프로스타글란딘E2(PGE2)라는 생체활성물질이 장기 회복을 돕기 위해 분비된다. 배 교수는 동물실험을 통해 PGE2를 대사하는 효소 15-PGDH(15-prostaglandin dehydrogenase)를 찾아 억제한 결과 골수, 대장, 폐, 간의 조직 등에서 PGE2의 농도가 2~3배 이상 증가해 조직재생 및 장기회복이 빨라진다는 사실을 밝혀냈다. 회복 물질의 농도가 높아지면 조직 재생이 빨라져 장기가 신속히 회복되는 것이다. 해당 실험에서는 선천적으로 15-PGDH 효소를 가지지 않은 생쥐가 일반 생쥐에 비해 골수이식을 받을 때, 이식된 골수 세포들이 신속한 복원과 함께 빠른 새로운 혈구 생성으로 회복과 생존율이 높게 나타났다.
이 외에도 대장염을 일으키는 물질 DSS(dextran sulfate sodium)를 15-PGDH 효소가 없는 실험 군에 투여했을 때 대장세포의 염증 발생이 대조군 대비 50% 이상 적게 나타났고, 대장세포의 재생률 또한 2~3배 이상 증가했다. 이는 15-PGDH 효소를 억제하면 재생활성물질(PGE2)이 증가하여 손상을 일으키는 물질로부터 대장을 보호, 대장세포가 신속히 재생됨을 의미한다. 또한 외상 및 수술적 손상에 대한 실험에서도 15-PGDH 효소를 지닌 실험 군이 대조군 대비 2~3배 이상의 간 재생 능력을 보였고, 재생속도도 24시간 이상 빠르게 나타났다. 이어 배 교수는 22만여 개의 화학물질 분석을 통해 15-PGDH 효소를 제어할 수 있는 신재생물질 ‘SW033291’을 개발한 바, 골수, 대장 세포, 간 재생에서 15-PGDH 효소가 선천적으로 결핍된 쥐와 동일한 재생효과를 얻어내기도 했다. 배 교수가 밝힌 해당 연구 결과들은 손상된 장기의 빠른 회복에 도움을 줄 뿐 아니라, 인체에 적용 가능한 신약개발의 초석이라는 점에서 주목받았다.
해당 연구 외에도 배 교수는 그의 전공분야인 대장암 관련 직접 진료 및 수술, 치료 등에 꾸준히 임하며 암전이 기전에 대한 연구도 진행 중이다. 배 교수는 다양한 수술케이스를 접하며 외과의사로서 원동력이자 사명인 환자의 아픔을 치료하기 위해 연구를 자연스럽게 시작하게 되었다고 회상했다. 그는 2009년 신진연구자사업 선정 이후 본격적으로 연구 활동에 매진했고, 그가 부산백병원에서 접해온 1,000례 이상의 직장암 환자의 생존율 및 합병증 사례를 분석한 논문은 우수논문 학술상을 수상하기도 했다. 2011년 대장수술 후 문합부위 합병증에 영향을 미치는 기술적 측면, 생물학적 측면 등 해당분야 연구에 몰입했던 그는 제 1회 대장항문학회 연구비를 지원받은 바 있다. 2012년에는 대장암으로 인해 사망에 이르는 합병증인 전이를 억제할 수 있는 요인에 관심을 갖고, 미국 Case Western University의 Markowitz 연구팀에 합류했다. 당시 이곳의 대장암연구팀에서는 대장암 발생을 억제할 물질로 15-PGDH 효소의 활성을 증가시키는 물질을 찾고 있었다. 이에 배 교수는 암적인 상황에서 활발히 일어나는 암조직의 기전을 역으로 생각해 정상적인 상황에서 ‘재생’이라는 모양으로 탈바꿈할 수 있다고 보았다. 회복이 필요하거나 손상된 조직의 재생이 필요한 곳에서 이 같은 성장의 신호는 매우 중요하기 때문에, 이를 회복을 촉진하는 기능으로 사용하는 가설을 내놓게 된 것이다. 배 교수는 해당 가설을 암이 아닌 정상조직에 적용해 위와 같은 결과를 얻어냈다.
배 교수는 아스피린이 염증 억제와 함께 통증, 열 등 좋지 않은 증상을 자제시키는 것과 같이, 회복의 과정에서 일어나는 일들이 재생에 중요한 역할을 한다고 강조하며, 실질적으로 나타나는 염증 자체가 회복을 위한 하나의 과정이며 그에 대한 순기능을 살려, 재생을 촉진하는 견인차 역할을 하도록 하는 것이 그의 연구와 회복에 관한 포인트라고 설명했다. 암과 재생을 시소와 같아서 적절하게 재생이 필요한 곳에 약과 기능이 올바르게 쓰인다면 확실한 회복에 도움을 준다고 덧붙였다.
확고한 철학과 사명으로 분야 선도할 것
배기범 교수의 연구는 프로스타글란딘이 어느 특정 장기에 국한되지 않고 우리 몸의 모든 세포에서 발현되는 물질이며, 진통제에 의해 억제되기도 하는 해당 물질로 하여금 재생과 촉진에 실제로 중요한 역할을 한다는 점을 재조명한 것에서 큰 의미를 가진다. 이에 배 교수는 앞으로 각기 다른 장기에 응용한 연구를 이어나갈 것이다. 심장, 콩팥, 뇌, 폐, 각 말초정맥과 혈관 등에 생체활성물질의 대사에 관여하는 보다 좋은 억제제를 개발해 회복과 재생을 촉진하는 연구와 암 억제제에 대한 연구도 진행할 계획을 밝혔다. 그는 임상의사로서 현장에서 그가 직접 느낀 필요에 의해 연구를 해나갔다. 거창한 연구가 아니더라도 직접 만난 환자를 통해 느낀 점과 아이디어를 곧바로 연구에 적용했다. 이에 그의 연구가 환자에게 효과가 있을지 없을지도 확실히 알고 있었다.
배 교수는 “꾸준하게 연구에 몰입하기 위해서는 특별한 것이 없습니다. 처음의 순수한 동기를 잊지 않는 것이지요. 비용과 시간 등 현실적인 문제에 직면해 고민할 때에도 스스로 지닌 동기를 기억하기를 바랍니다”라고 후배들에게 조언하며 “저 역시 아파할 환자와 그의 가족들을 위해 저의 힘으로 원인을 밝혀내겠다는 사명을 원동력으로 지금까지 달려왔습니다”라고 웃으며 말했다. 이어 그는 길을 잃지 않고 연구를 진행하기 위해 끊임없이 스스로 질문과 답을 내릴 것을 덧붙이기도 했다.
배 교수는 향후 국내 과학기술분야의 발전을 위해 연구자가 연구에만 집중할 수 있도록 연구행정시스템의 단순화가 필요하다고 전했다. 확실히 독립된 연구지원 인력과 효율적인 인프라를 조성하는데 관계자들의 힘이 필요하다고 강조했다.
진정성이 담긴 그의 의학에 대한 열정을 그대로 지니고 앞으로 훌륭한 연구를 이뤄갈 배기범 교수의 활동에 귀추가 주목된다.
