허연주 교수(의학교육실)

1. 진행 경과 및 변화

의학과 2학년을 대상으로 하는 『의학연구2』 과정이 지난 10월 10일부터 12월 15일까지 10주 동안 진행되었다.

서울의대 교육과정에서는 ‘연구역량 강화’를 강조하고 있으며, 학생들은 『의학연구2』 과정을 통해 직접 연구에 참여함으로써, 과학적 방법 및 창의적인 연구 능력을 키워 나가고 있다. 올해도 모든 학생들이 원하는 주제를 선택하여 실험 및 연구에 참여하였는데, 총 137명의 학생이 실험실 연구, 임상 연구, 인문사회의학연구 등에 걸쳐 다양하게 개설된 80개의 주제에 배정되어 지도교수의 지도 아래 의학연구 과정을 수행하였다.

학생들은 매주 참여한 연구활동과 연구의 진행 사항을 주간보고서로 작성하여 e-포트폴리오로 제출하고, 10 주간의 과정을 마친 후에는 논문 형태의 최종보고서 제출 및 마지막날 개최되는 의학연구2 발표회에서 연구 결과물에 대해 직접 발표 및 토론함으로써 연구의 계획 수립부터, 진행, 결과물을 발표하는 의학연구의 전반적인 과정을 경험하게 된다.

특히 올해부터는 『의학연구2』 과정 내 매주 월, 목요일 9-10시에 여러 분야의 우수한 연구자들을 모시고 진행하는 특강 형태의 공통강의 과정을 신설하여 학생들의 연구 역량을 강화하고, 보다 다양한 의학 연구 분야를 접할 수 있는 기회를 제공하였다. 또한 학생들의 연구 참여와 성취도를 높이기 위한 목적으로 Honor Pass를 신규 도입하여 10주 전 과정 동안 뛰어난 연구 역량을 보인 학생들에게 Honor Pass를 부여하였다.

2. 발표회

『의학연구2』 마지막 날인 12월 15일(금)에 의학연구2 발표회가 진행되었다. 30명의 학생들은 융합관 박희택홀과 양윤선홀, 교육관 117호에 각 10명씩 배정되어 구연 발표를 하였으며, 107명의 학생들은 융합관에서 포스터 전시 및 발표를 하였다. 의학과 1학년 전체 학생 및 지도교수, 이외에도 참석을 희망하는 전체 학생 및 교수가 발표회에 초청되었으며, 30여 명의 교수가 심사위원으로 참석하여 학생들의 발표를 듣고 활발한 토론을 진행하였다. 우수 구연 발표에는 권해윤 학생(지도교수 김현제) 등 3명이 선정되었으며, 우수 포스터 발표에는 성원우 학생(지도교수 이진석) 등 총 7명이 선정되었다. 선정된 연구들은 발표회에 참석하지 못한 교내 구성원들도 볼 수 있도록 12월 18일(월)부터 12월 22일(금)까지 일주일 동안 전시되었다.

또한 올해도 ‘권준수 임상의학 학생연구상’과 ‘연구 포트폴리오상’의 시상식이 이루어졌고, 오후에는 의료 인공지능 융합인재 양성 사업단의 성과교류회와 융합형 의과학자 학부과정 지원사업의 연구발표회가 함께 진행되어 더욱 풍성한 발표회가 되었다.

3. 참여교수 인터뷰

『의학연구2』는 학생들이 집중적으로 연구에 참여할 수 있는 기회를 제공함으로써 학생들의 연구역량을 향상시킬 수 있는 중요한 교육과정으로, 올해도 열정적으로 학생들을 지도하여 본 교육과정의 의미를 잘 전달해 주신 지도교수 몇 분의 소감을 들어보는 기회를 가져보았다.

[연구주제: Unveiling the dynamics of B lymphocytes in SLE patients treated with belimumab
through longitudinal single-cell RNA sequencing(학생 1인 지도)]

이번 의학연구2에 본과 2학년 권해윤 학생을 지도한 미생물학교실 김현제 조교수입니다. 제가2004년에 본과 2학년이었는데, 그때는 1년 내내 정신없는 블록 강의에 지쳐 연구에 관심을 둘 여력이 없었던 것 같습니다. 우선, 학부생들을 위해 이렇게 좋은 프로그램을 만들어 주신 의학교육실에 감사를 드립니다. 20년이 지나 교수로서 20년 후배를 10주간 가까이서 지도할 수 있는 기회가 있어 기뻤습니다. 다만, 요즘 학생들은 저희가 학교를 다닐 때보다 훨씬 더 다양하고 많은 경험을 쌓았을 것이고 연구에 대한 기대도 높을 것 같아 고민했던 것도 사실이었습니다. 게다가 저는 2023년 하반기가 되어서야 본격적으로 실험실 세팅이 되었고, 신임교수 실험실에서 여러 가지로 고생하고 있는 제 대학원생들이 학부 학생들의 연구에 얼마나 관심을 가지고 도와줄 수 있을지도 걱정이었습니다. 다행히 저는 본과 1학년 때 저에게 면역학자로서의 꿈을 키워 주신 박정규 교수님과 이미 많은 학생들을 지도해 본 경험이 있으신 김종일 교수님, 그리고 다른 많은 선배 교수님들의 조언과 도움을 받아 무사히 학생을 지도할 수 있었습니다. 권해윤 학생은 10주간 내내 아침 일찍부터 저녁 늦게까지 대학원생들과 많은 상호작용을 하며 적극적으로 연구에 임하는 모습을 보여주었고 겸손하게 낮은 자세에서 배우려는 모습을 보여주었습니다. 이에 대학원생들도 지도 학생을 아끼고 의과대학 학부생으로서 많은 연구 경험을 쌓을 수 있도록 도왔습니다. 10주간의 시간이 지도교수로서는 아쉬웠지만, 좋은 경험이었고 앞으로 권해윤 학생이 훌륭한 의사이자 과학자로 성장해 나가길 바랍니다.

[연구주제: 필수 의료와 희망 전공에 대한 의대생 인식조사(학생 2인을 지도)]

최근 의료정책 분야의 현안인 필수 의료와 의대생들의 장래 희망 전공에 대한 인식과 이에 영향을 미치는 요인들을 파악하는 연구를 진행했습니다. 처음에는 학생들이 성실하게 연구를 진행할지 의구심이 들었던 것도 사실입니다. 그러나 연구를 진행하면서 이런 의구심은 기우에 불과했다는 것을 깨닫게 되었습니다. 연구주제 선정, 선행연구 고찰, 조사설계, 조사 수행, 결과 분석과 해석에 이르는 전 과정을 학생들이 주도적으로 진행했습니다. 이런 과정을 통해 애초 100명 규모로 예정했던 조사대상도 500명 이상으로 늘려서 대표성 있는 연구결과를 산출할 수 있었습니다. 필수 의료에 대한 기피현상이 심각한 의료 현안임에도 직접적 당사자인 의대생들이 이 사안을 어떻게 인식하고 있는지에 대한 대표성 있는 최근의 조사결과가 부재하다는 점에서 이 연구는 정책적 시사점도 큰 것으로 평가할 수 있습니다. 이 조사결과에 따르면, 최근 알려진 필수 의료 기피현상에 부합하는 소견도 있었지만, 지나치게 부풀려져서 세상에 알려진 소견도 있었습니다. 또한 일반적인 인식과는 달리 의대생들이 필수 의료에 대해 진지하게 고민하고 있다는 사실을 알게 되었고, 희망적인 가능성도 엿볼 수 있었습니다. 이 연구를 통해 의료정책 현안과 쟁점에 대한 학생들의 이해가 높아졌고, 근거에 기반한 의료 정책의 필요성을 느끼는 기회가 되었을 것으로 생각합니다.

4. 참여학생 인터뷰

[연구주제: 유전자형-표현형 분석을 위한 안저 사진과 혈관 형광 조영 이미지 병합]

1) 주제를 선택하게 된 계기는?

의예과 지도교수님으로 조동현 교수님을 처음 뵙게 되었고 그 당시 종설 논문 작성을 제안해 주셨습니다. 그후 실험실에서 비정기적으로 실험을 배우다가 <의학연구의 실제> 과목을 통해 의예과 2학년 여름방학부터 실험실 인턴으로 세포 실험, 동물실험의 실험 방법과 연구 설계 및 추진에 관한 사항을 배울 수 있었습니다. 본과에 온 뒤로도 임상연구를 진행할 수 있는 기회를 주셨고 진행 중인 프로젝트들이 있어 자연스럽게 주제를 선택하게 되었습니다.

2) 의학연구2 연구 과정은 어떠했나요?

이번 연구과정에서는 한 가지 주제에 머무르지 않고 교수님께서 진행하시는 다양한 프로젝트에서 각각 다른 정도로 역할을 수행할 수 있었습니다. 유전자 변이가 있는 환자의 세포를 기반으로 유도만능줄기세포를 설립하고 유지하는 과정과 이를 이용한 연구 설계에 대해 배웠습니다. 또한, 망막모세포종의 생쥐 모델에서 후성유전학적 기전의 새로운 치료 타겟을 탐색하고, 약물을 평가하는 실험을 진행했습니다. 임상연구로 망막모세포종 환자의 이미지를 분석하기 위한 데이터 세트를 구축하는 일과 서울대학교병원의 그동안의 환자의 임상상을 정리하는 작업도 진행하면서 질환에 대해 더 많이 이해할 수 있게 되었습니다. 또한, 감사하게도 두 차례의 학회를 다녀올 수 있는 기회를 주셨습니다. 특히 캐나다 오타와에서 열린 소아암학회(SIOP2023)에서 소아 종양에 대한 접근 및 소아암 치료와 관련된 완치 후 관리 등에 관해 새로운 시각을 접할 수 있었고, 망막모세포종 연구와 진료의 국제 동향을 알게 되었습니다. 교수님께서 진행하시는 유전자치료 관련 프로젝트의 미팅과 랩미팅에 참여하면서 연구 분야의 시야를 넓힐 수 있었습니다. 매주 외래와 수술을 참관하면서 임상 현장에서부터 시작되는 중개의학 연구에 대해 이해하고, 환자에게 도움이 되는 연구가 아직 많이 필요함을 느끼고, 연구에 대한 동기부여를 얻을 수 있었습니다.

3) 의학연구2 연구를 통해 배운 점과 의견

의학연구2를 통해 여러가지 연구과제를 동시에 진행, 추진하는 실무적 관점, 그 과정에서 필요한 개별 실험의 방법, 연구 주제를 바라보는 넓은 시야에 대해 배울 수 있었습니다. 연구의 결과물이 어떻게 임상 현장에 활용되고, 또 반대로 진료 과정에서 어떤 부분에서 연구가 더 필요한지도 느낄 수 있었습니다. 여러 공동연구 과제에 참여하면서 공동연구의 올바른 소통, 협업 방법에 대해서도 배울 수 있었습니다. 더 많은 학생들이 이런 중개의학 관점을 공유하고, 희귀질환에 대한 관심을 바탕으로 연구와 진료를 함께 발전시킬 수 있으면 좋겠습니다. 부족한 점도 많은 학생임에도 정성으로 지도해주시고 연구를 도와 주신 연구실의 신영미 박사님, 조창식 박사님, 윤수빈 선생님, 이복희 선생님, 윤은경 선생님, 지수림 선생님께 그리고 10주간 실험, 연구설계, 미팅, 학회참석, 외래 및 수술 참관까지 다양한 동시에 깊이 있는 경험을 할 수 있는 기회를 주신 조동현 교수님께 감사드립니다.

[연구주제: 녹내장 진단을 위한 인공지능 모델 개발 및 검증 연구]

1) 주제를 선택하게 된 계기는?

본과 1학년 선택교과2 과정에서 ‘본다는 것은 무엇인가?’ 라는 주제의 강의를 수강한 적이 있습니다. 그때 당시 선천성 안검하수라는 질환을 처음 접하면서, 비록 그저 눈꺼풀이 잘 안 떠지는 간단한 질환처럼 보일지라도 어려서부터 시야가 일부 차단이 되면서 물체의 깊이를 지각하는 입체시의 발달 지연, 눈을 맞추고 소통하는 사회언어적 발달 장애, 또래와 자유롭게 뛰어놀기 어려워 발생하는 운동 발달 장애 그리고 시각적 정보 처리의 어려움으로 인한 학습 장애까지 생길 수 있음을 새롭게 알게 되었습니다. 인간은 생각보다 많은 것들을 시각적인 자극을 통해 배우고 학습하기에 시력저하가 인간의 삶의 질에 끼칠 수 있는 막대한 영향에 대해 다시 생각해 보는 계기가 되었고, 그렇게 자연스럽게 다른 안과적 질환에도 관심을 갖게 되었던 것 같습니다.

또한 예과 때부터 인공지능에 관심이 있었으나, 본과에 진학한 후 시 정보(Vision)가 시각이 되는 과정(Visual perception)을 접하면서 인공지능 알고리즘을 기반으로 이미지를 처리 및 분석하는 기술인 컴퓨터 비전(Computer Vision)에도 더욱 관심을 갖게 되었습니다. 그래서 녹내장이라는 안과적 질환과 의료 이미지 분석 AI를 결합한 주제가 개설되었다는 사실을 발견한 뒤로는 주저 없이 신청하게 되었던 것 같습니다.

2) 의학연구2 연구 과정은 어떠했나요?

이미지 처리 인공지능에는 CNN(Convolutional Neural Network)이라는 모델이 이미 강건한 입지를 가지고 있으나, 최근 ChatGPT의 등장과 함께 이에 기반이 되는 Transformer가 새롭게 주목을 받고 있다는 사실이 저에겐 매우 흥미롭게 다가왔습니다. 마침 녹내장 진단을 위한 안저 사진 분석에는 이 Transformer 기술을 적용한 연구가 아직 활발히 진행되고 있지 않음을 문헌고찰을 통해 파악하게 되었고, 이런 과정 하에 연구주제를 직접 구체화하여 선정하게 되었던 것 같습니다.

연구 1주차에는 '2023학년도 의학연구2 의료 인공지능 워크숍'에 참여하며 인공지능에 대한 기본 지식을 쌓고 의료 인공지능 분야의 최신 연구동향을 살필 수 있었습니다. 이후의 연구 기간 동안은 서울대학교병원뿐만 아니라 외부 공개 데이터소스로부터 총 1,300장 가량의 안저 사진을 수집하여 인공지능 모델을 학습 및 개발하였습니다.

모델의 성능을 높이기 위해 가장 큰 시간과 공을 들였던 부분은 데이터 전처리였습니다. Multi-Otsu thresholding과 Hough Circles라는 이미지 처리 기법을 결합하여 시신경유두를 자동으로 인식하고 그 유두의 중심과 반지름을 구해 이미지를 원하는 크기로 자르는 알고리즘을 개발하는 등 본 모델에 최적화된 이미지 전처리 기법을 구상해 나갔습니다. 이 외에도 당뇨병성 망막증에서는 적용된 바가 있으나 녹내장에서는 흔히 사용되고 있지 않은 Graham과 CLAHE 전처리 기법들의 다양한 조합들을 고려하여 총 15가지 앙상블 모델을 구축하여 성능을 비교 분석하였습니다.

매주 진행되는 정진욱 교수님과의 토픽 리뷰와 저널 리뷰를 통해서는 녹내장이라는 질환에 대해 기본적인 임상 지식을 습득하고, 진단 알고리즘의 선행연구들을 분석하여 인공지능 모델의 성능을 비교 분석할 때 흔히 사용되는 ROC(Receiver Operating Characteristic) 그리고 민감도 및 특이도 분석 방법 등에 대해 배울 수 있었습니다. 정윤 전임의 선생님과 신영인 전임의 선생님과의 주기적인 미팅에서는 개발한 수집한 안저 사진의 Quality Control 및 전처리 아이디어에 대해 함께 논의하고, 위음성과 위양성 이미지를 분석하며 모델에 대한 피드백을 받는 시간을 가졌습니다.

3) 의학연구2 연구를 통해 배운 점과 의견

특히 연구주제 설정부터 데이터 수집 및 전처리 그리고 인공지능 모델 개발까지 모든 걸 주도적으로 직접 쌓아 올리는 값진 기회가 되었기에 더욱 뜻 깊었던 것 같습니다. 연구의 시작과 끝 모든 과정에 참여하면서 의학연구에 대한 전반적인 이해를 기를 수 있었습니다. 또한 늘 시도해 볼 엄두가 나지 않았던 인공지능 연구를 직접 진행하면서 데이터 사이언스와 프로그래밍 기술을 실전을 통해 배울 수 있었던 것도 귀한 경험이 되었습니다.

연구를 진행하다 보니 의사과학자가 놓쳐서는 안 될 소양에 대해서도 생각해 보는 계기가 되었습니다. 이미지를 녹내장과 정상군으로 나누는 작업이 연구의 주된 목표이기도 하고, 하루 종일 안저 사진이라는 이미지 데이터만을 다루다 보니까 어느 순간 놓치게 되는 것이 너무나도 많다는 사실을 깨달았습니다. 데이터를 단순히 데이터로만 인식하고 그 데이터가 대표하는 환자 한 사람 한 사람에 대해서는 전혀 고려하지 못하고 있는 제 자신을 발견하고 부끄러웠던 것 같습니다.

특히 실제 임상현장에 계신 전임의 선생님과의 교류를 통해 데이터 속에 숨겨진 환자의 인격과 그들이 마주하고 있을 인생이 더욱 궁금해졌던 것 같습니다. 비록 저는 녹내장인지 정상인지에 관심을 두고 이를 판별하는 모델을 개발하는 것에 그치지만, 실제 환자들은 그게 본인의 인생이 달린 문제이며, 앞으로 실명할 가능성이 있는지, 언제 실명할 것인지 등에 대한 현실적인 걱정을 가지고 찾아오는 경우가 많다는 전임의 선생님의 말씀이 특히 기억에 남습니다. 환자를 하나의 데이터로만 인식하는 순간 그들의 인생과 인격을 사고의 과정에서 지워버리게 됨을 발견하고 이에 대한 경각심을 갖게 되었습니다. 동시에 앞으로 의사가 되어서도 더욱 임상현장으로 나아가서 환자들을 만나고 그들과 교류하고 함께 문제를 해결해 나가고 싶다는 생각을 가지게 되었던 것 같습니다. 본과 3학년의 실습을 시작하기 앞서 이런 연구과정을 겪으면서 실제 환자를 대면하는 것에 대한 기대와 사명감을 새롭게 하는 좋은 전환점이 되었습니다. 모든 연구가 그러하듯 연구는 단순히 개인적인 학문적 호기심에 대한 만족을 넘어서서 환자들의 더 나은 삶을 함께 도모하고자 하는 사명의식이 반드시 함께 되어야 함을 느끼는 귀중한 시간이 되었습니다.