회사에 첫번째 초청 세미나로 김빛내리 교수님께서 방문하시게 되었다.
예전부터 김빛내리 교수님은 워낙 유명하신 분이라 익히 들었지만 어떤 연구를 하시고 있는지는 잘 몰라 이번 기회에 공부하게 되었다!
김빛내리 교수님께서 유명하신 이유는 세계 최초로 miRNA의 생성 과정을 세계 최초로 규명하신 분이자 2020년에는 코로나 전사체 규명으로 Nature에 개제되었다.
교수님 홈페이지에 방문해 봤더니, Nature와 Cell 학술지에만 50편 이상이 개제되어 있었다. 어려운 학술지에 논문을 내신만큼 세미나 내용도 복잡하고 어려울 줄 알았는데, 교수님께서 RNA를 잘 모르는 사람의 눈높이에도 맞출 만큼 쉽게 설명해주셔서 신기하기도 하고 대단하다고 느껴졌다.
교수님의 세미나를 듣기 전까지는 miRNA가 무엇이고, 생성과정이 어떻게 되는지(biogenesis pathway)에 대해 집중해 알아보았다면, 세미나를 듣고 난 후에는 siRNA을 활용한 치료법에는 어떤 방법들이 있는지에 관심을 가지게 되었다.
- 교수님께서 하시는 연구에는 크게 4가지 종류가 있었다,
1) microRNA biogenesis pathway : miRNA의 기전과 생성과정에 대해 세계 최초로 밝히심
2010-[Nature]-The nuclear RNase III Drosha initiates microRNA processing
2014-[Nature]-Regulation of microRNA biogenesis
2016-[Cell]-Structure of Human DROSHA
2) RNA modification (변형): TAIL-seq 기술, mRNA tail의 변형을 유전체 수준에서 분석함
2009-[Cell]-Regulating the Regulators: Posttranslational Modifications of RNA Silencing Factors
2010-[Cell]-Modifications of small RNAs and Their Associated Proteins
2014[Cell;tail관련] Emerging roles of RNA Modification:m6A and U-Tail
3) RNA 결합 단백질:** RNA와 단백질은 결합한 채로 기능함 → RNA 결합 단백질에 대한 이해가 병행되어야 함
→ virus와 RNA: RNA 바이러스들이 RNA 조절이 생존 여부에 결정적인 역할을 한다.
[4] Virus
2020-[Cell]-The architecture of SARS-CoV-2transcriptome
→ rna virus 중의 한 종류인 covid19 virus에도 관심을 두심
논문 자체로만 볼 땐 교수님께선 기초 과학에 좀 더 관심을 가지신 분이라고 생각했는데, 실제 RNA 치료제 개발을 위한 기반을 다지시는 것이구나 라는 느낌을 받았고 그래서 RNA 치료제가 어떤 원리로 환자를 치료 하는지에 대한 이해가 필요하다고 느꼈다. 그러기 위해선 miRNA의 biogenesis pathway에 대한 이해를 기초로하면서 siRNA가 무엇인지 둘의 차이는 무엇인지를 이해하는 과정이 필요하다.
- miRNA이란?
- miRNA 생성 과정
pri-miRNA + Drosha → pre-miRNA + Dicer → microRNA duplex → mature microRNA
위의 그림같이 dicer에 의해 hairpin이 떨어지고 RISC(RNA-induced silencing complex)이란 silencing을 유도하는 복합체가 된다. 이 복합체는 argonaute이란 단백질과 함께 구성되어 silencing에 주요한 역할을 수행한다.
이 복합체가 RNA molecule에 부착되어 gene express(전사체 발현)을 억제하여 protein translation(번역)과정을 수행하지 못하게 한다.
이쯤에서 궁금한 점은 miRNA은 그렇다면 어떤 mRNA에 부착될 것인가? 일 것이다. miRNA는 만들어질 때부터 어느 mRNA에 부착될 것인지 각자의 부착되고 수행되는 기능이 정해져 있다고 한다. (인체는 정말 신비롭댜...)
김빛내리 교수님께서 영어로 설명해주신 miRNA 생성 과정 동영상이다. 기전에 대한 이해를 도와주었다.
- 그렇다면 siRNA는 무엇일까?
siRNA는 miRNA와 기작은 동일하지만 인공적으로 만들어진 RNA이다. miRNA는 위와 같은 과정을 거쳐 내 몸에서 유래된 siliencing기능을 가진 짧은 가닥이라면 siRNA는 외부에서 miRNA와 같은 기능을 하도록 넣어주어 치료제로서 혹은 다각도로 활용하기 위해 만들어진 RNA이다.
RNA 치료제는 이러한 siRNA에 의해 개발이 되고, 여기서 발생되는 2가지 문제점들이 발생한다.
첫번째는 siRNA의 specificity 즉, 어떤 전사체의 발현을 억제할 것인가(어떤 mRNA에 부착시킬 것인가)에 대한 문제, 만약 내가 억제하고 싶지 않은 다른 mRNA에 들어가는 경우엔 문제가 생길 수 있기 때문이다.
두번째는 얼마나 안정적으로 siRNA를 공격하고 싶은 위치로 전달 할 것인가?이다.
이 과정에선 LNP(Lipid Nanoparticle Formulation) mRNA 전달체의 역할이 중요하다. siRNA를 전달해주는 역할로 RNA의 불안전성과 외부 물질 침입으로 인해 발생할 수 있는 면역 반응을 억제해 줄 수 있다.
그 외에 정말 다양한 이야기들을 많이 해주셨는데,
RNA 치료제 개발의 공정 과정, 판매중인 혹은 치료제 개발중안 RNA 치료제, RNA 치료제의 원리와 전망, ASO(antisense oligonucleotide), RNA modification 등
모든 것을 이해 한 것은 아니지만, 조금 더 RNA 치료제에 관심을 두게 된 계기가 된 것같다.
다만 아쉬운 점이 있다면, 인기가 너무 많으셔서 ㅠ 궁금했던 질문들을 못했는데,
가장 궁금했던 것은
최초로 miRNA를 규명하셨는데 왜 이 길을 가시게 됐고, 밝혔을 때 기분이 어땠는지였고,
나머지는
ai를 공부하고 있는 나로서는 정말로 RNA 치료제 개발이나 코로나 바이러스 전사체 규명에 얼마나 ai 기술이 현실적으로 도움이 되는지, 그리고 현실적으로 치료제 개발에 쓰일 수 있는 혹은 필요로한 computing이 뭔지 꼭 질문하고 싶었다.
교수님 보고계시다묜 질문 댓글 달아주시면 안될까요?!