KAIST 의과학대학원은 의과대학, 치과대학, 한의과대학을 졸업한 의사(전문의)들을 대상으로 신약 및 의료기기 개발을 위한 기초 의과학, 생명과학, 의공학 분야의 다학제적 지식과 연구경험을 동시에 갖춘 고급인력을 양성하여 생명과학 발전과 의료기술 개발을 목적으로 설립된 전문대학원이다. 2006년 3월 개원 이후 현재까지 총 65명의 의과학자 (MD-Ph.D)를 양성하였고, 현재 15명의 교수진과 약 120명의 재학생들이 뇌/심혈관 질환, 정신질환, 당뇨/비만/대사질환, 암, 간질환, 감염 및 면역질환, 의약품 개발 등 다양한 분야의 기초 및 중개 의과학 연구를 수행중이다.

공중보건학적으로 난치성 / 신,변종 감염질환은 전 세계적인 문제로 약 4천만명, 3억5천만명, 1억7천만명의 사람들이 각각 인간면역결핍 바이러스 (human immunodeficiency virus, HIV), B형간염 바이러스 (hepatitis B virus, HBV), C형간염 바이러스(hepatitis C virus, HCV)에 만성적으로 감염되어 있으며, 특히 최근에 에볼라 바이러스, 메르스-코로나 바이러스(MERS-CoV), 신종 인플루엔자 바이러스 등과 같은 새로운 감염 질환이 끊임없이 발병하여 전 세계적으로 큰 위협이 되고 있다. 따라서 이에 대한 새로운 면역치료법의 개발이나 유용한 백신의 개발이 매우 시급한 실정이다.

바이러스에 감염되면 숙주는 인터페론이나 NK세포와 같은 선천 면역반응 (innate immune response)과 더불어 항체 및 T세포와 같은 적응 면역반응 (adaptive immune response)을 통하여 바이러스에 대항하게 되는데, 본 연구실에서는 난치성 / 신,변종 감염질환에서 숙주 면역반응의 특성을 규명하여 숙주의 손상을 최소화하면서 감염질환을 치료할 수 있는 면역학적 기반 지식을 확립하는 데에 연구의 초점을 맞추고 있다. 감염질환 환자의 혈액샘플과 질병동물모델을 이용한 중개면역 연구를 통하여 감염 후 숙주에서 생성되는 항원 특이적 T 세포의 표면항원 발현 및 기능적 차이를 multicolor FACS 분석 및 다양한 면역기능 분석법을 이용하여 규명하고 있다. 특히, 면역억제분자의 차단과 면역활성분자의 활성을 통하여 감영질환에 대한 방어면역을 증진시키는 새로운 개념의 치료법을 제시하는 연구와, 각종 난치성 / 신,변종 감염 질환에 대한 효과적인 백신을 개발하는 연구를 함께 수행중이다.

본 연구실에서는 만성 감염을 일으키는 바이러스인 HBV, HCV와 급성 감염을 일으키는 바이러스인 MERS-CoV, 중증열성혈소판감소증후군 바이러스 (SFTSV)에 대한 면역반응 연구에 주력하고 있다. 이러한 바이러스들은 모두 인체에만 감염이 되고 마우스와 같은 소동물 모델에서는 감염되지 않기 때문에, 연구를 위해서는 인체 검체를 이용하여 연구를 수행해야 하는 한계점이 있으며, 본 연구실에서도 환자 검체를 이용한 연구에 집중하고 있다.

감염 환자의 면역 분석은 주로 환자의 혈액샘플을 통해 이루어진다. Ficoll gradient를 이용한 원심분리를 통해 항응고제가 포함된 whole blood로부터plasma와 림프구를 포함한peripheral blood mononuclear cell (PBMC)를 분리할 수 있다.

Plasma는 주로 면역반응의 조절이나 면역세포의 이동에 중요한 역할을 담당하는 cytokine이나 chemokine의 혈중 농도를 ELISA나 multiplex assay 기법을 통해 측정하는 데에 사용되며, PBMC는 multicolor Flow cytometry (FACS)를 포함한 다양한 ex vivo / in vitro 어세이 기법을 통해 각 면역세포들의 분율, 표현형, 항바이러스능을 분석하는 데에 활용된다. 특히, 바이러스-특이 T세포의 특성을 규명하는 데에 multicolor Flow cytometry는 그 활용도가 매우 높다. Flow cytometry는 유액상태의 세포가 감지지역을 통과할 때 각각의 세포를 신속하게 측정하여, 한 세포가 갖는 여러 특징을 동시에 측정하고 경우에 따라서 특정한 부분을 선택하여 분석하고, 분리 (sorting) 할 수 있는 장비이다. 최근 Flow cytometry 장비의 기술이 발달하고 다양한 형광염색시약 (fluorescent dye)가 개발되면서 18 종류 이상의 마커들을 동시에 측정할 수 있는 방법이 개발되었고, 이는 한정된 인체 검체로부터 최대한의 정보를 동시에 획득할 수 있다는 장점을 갖는다. 특히, multicolor FACS를 이용하여 면역세포의 빈도 및 표현형의 특성을 규명할 수 있을 뿐만 아니라, in vitro 항원 자극 후anti-viral 기능에 중요한 역할을 하는 사이토카인 IFN-g, TNF-a, MIP-1b, CD107a 등의 세포내 발현을 intracellular cytokine staining을 통하여 정확하게 정량화 할 수 있다.

Flow cytometry는 지금까지 주로 면역학 연구에 많이 사용되어 왔지만, 특정 항원이 발현되는 세포의 고순도 분리, 세포 증식 확인, 세포막 및 세포내부의 특정 항원의 발현 확인, 세포주기/세포사멸 등에 관련한 분석, 세포내 칼슘이온 / 활성산소 측정 등의 세포기능 분석 등에 폭넓게 활용이 가능하다. 따라서, 내분비질환 연구에도 그 활용도가 점차 증가할 것으로 생각되며, 특히 내분비질환 환자의 임상샘플을 이용한 연구에 유용하게 활용될 수 있을 것이다.