줄기세포 운명 조절 연구실 (Stemopia)

본 연구실은 인간전분화능 줄기세포(pluripotent stem cell)와 제대혈 유래 조혈모줄기세포 (cord blood hematopoietic stem cell)을 이용하여 초기 발생/발달 기전을 탐색하고 질환의 발병 원인 규명을 목표로 연구하고 있습니다. 인간의 초기 발생과 질병에 대한 복잡하고 다양한 생물학적 기전과 공백을 메우기 위해 전사체, 대사체 및 단일세포 전사체를 포함하는 다중 오믹스(multiomics) 분석을 실시하고 있으며, 유전형-표현형-기능성 관계 규명에 집중하고 있습니다.

I. 인간 전분화능 줄기세포 특성 분석

인간 전분화능 줄기세포는 자가재생산 (self-renewal)과 200여 기능성 세포로 분화할 수 있는 능력을 가진 세포로서 독특한 세포 기능과 기전을 가지고 있는 유망한 세포 치료제 자원입니다. 본 연구실에서는 배아줄기세포 (embryonic stem cell), 역분화 유도만능줄기세포 (induced pluripotent stem cell)과 체세포 핵이식 배아줄기세포 (somatic cell nuclear transfer stem cell)을 포함하는 3종의 인간 전분화능 줄기세포를 연구 대상으로 하여 세포 내 소기관의 변화, 세포 내 스트레스 반응 및 대사 기전의 변화에 대해서 연구하고 있습니다. 특히 분화 및 역분화 과정에서 변화되는 세포 내 소기관과 스트레스를 탐색하기 위하여 전사체 분석, microRNAs 분석, 대사체 분석 및 단일세포 전사체 분석을 진행하여 고효율 고기능성 세포 치료제 개발에 기초 데이터를 제공하고 있습니다.

II. 오가노이드 구축 및 질환 모델링

본 연구실에서는 유전 질환이나 난치성 질환에 대한 발병 원인을 탐색하고 in vitro 질환 모델링을 위하여 다중 오가노이드 분화 프로토콜을 개발 중에 있습니다. 유전 질환을 가진 환자 체세포를 이용하여 역분화 줄기세포주를 확보하거나, 유전자 결손을 유발한 배아줄기세포를 이용하여 혈관 모델링 시스템을 구축하여 유전성 뇌혈관 발병 원인과 치료 방법을 연구하고 있습니다. 또한 폐 오가노이드를 이용하여 유전자 결손에 따른 폐 기능 분석을 단일세포 수준에서 연구하고 있습니다.

III. 대사표적 백혈병 신약 개발

매년 5-10%씩 꾸준히 증가되고 있는 급성 백혈병은 기존 치료제를 통하여 치료되는 환자는 약 30%에 지나지 않을 뿐만 아니라 항암제 부작용과 내성 및 심각한 재발률로 인하여 고통받는 희귀난치성 질환입니다. 암세포가 가지고 있는 독특하고 새로운 대사 기전을 탐색하고 이를 표적으로 하는 신개념의 항암제 개발이 필요합니다. 종양 세포가 가지고 있는 특이 대사, 특히 미토콘드리아에 존재하고 있는 대사 조절 효소를 발굴하고 제어할 수 있는 대사표적 항암제 개발이 매우 시급하다고 할 수 있습니다. 본 연구실에서는 미토콘드리아 특이 carbonic anhydrase5를 표적으로 하는 대사표적 항암제 개발을 위하여 공동연구팀을 구성하여 연구를 진행하고 있습니다. 백혈병 세포의 대사체를 확보하고 기전을 탐색함으로써 새로운 대사표적 항암제 개발 가능성을 높이고 있습니다.