본 연구팀은 2016년 3월 개설된 신생 연구실이며, 줄기세포 지식을 기반으로 인간의 생명 현상과 질병의 기전을 규명하는 연구를 진행하고 있다. 특히, 최근 발전하고 있는 다양한 세포 운명 조절 기술을 동원하여 유용한 세포를 효율적으로 확보하고 응용하기 위한 기술적 토대를 확보하였으며, 이를 이용하여 최근 인간 수명의 연장과 더불어 급격히 증가하고 있는 말초신경 질환을 모델링하여 질병 연구에 이용하고 있다. 또한, 인간 말초신경계의 정밀한 이해를 위하여 줄기세포를 이용하여 신경능선세포의 발생학적 연구를 진행하고 있으며, 이는 다양한 질환의 적절한 모델화와 병리학적 기전 규명을 가능케 할 것으로 기대된다.

-세포의 내/외부 요인들을 조절하여 인간의 섬유아세포를 신경능선세포로 직접 전환 할 수 있는 방법을 개발하는 연구를 진행하고 있다. 과거 다양한 연구에서 적용되었던 다량의 전사 인자 도입의 우려를 해소하기 위하여 SOX10 발현과 외부에서의 signaling stimulation을 활용하여 피부세포를 신경능선세포로 전환하는 데에 성공하였으며, 이를 바탕으로 SOX10을 대체할 수 있는 저분자 화합물을 발굴함으로써 궁극적으로 전사인자를 사용하지 않는 신경능선세포 직접전환법을 개발하기 위한 연구를 진행하고 있다 (그림1). 이는 그동안 제기되어 왔던 세포 조절을 위한 외부유전자 도입의 위험성을 해결 할 수 있는 방법으로서, 향후 세포 생리의 조절 기전 규명과 더불어 보다 안전한 세포치료제 개발을 위한 기반 기술로서 기대되고 있다.

-신경능선세포는 중추신경계의 신경줄기세포(Neural stem cell)와 대비되는 말초신경계 줄기세포로서, 전신에 걸쳐 다양한 세포/조직/기관의 발생에 관여하는 세포군이다. 이는 신경능선세포의 이상으로 인하여 광범위한 질환이 야기할 수 있다는 의미이기도 하며, 따라서 신경능선세포의 발생과 분화, 역할에 대한 면밀한 연구가 필요하다. 본 연구실에서는 Cranial neural crest/Trunk neural crest/Vagal neural crest/Sacral neural crest와 같은 위치에 따른 신경능선세포의 발생과 pre-/post- migratory neural crest와 같이 단계별로 구분되어지는 신경능선세포의 기능과 기전에 대하여 연구를 진행하고 있다 (그림2). 이는 다양한 말초신경질환의 모델화를 위하여 보다 적절한 세포 재료와 기전을 제시할 수 있을 것이라 기대된다.

-줄기세포 분화 기전은 다양한 요소에 의하여 조절되는 것으로 알려져 있으며, 본 연구실은 Ribosome biogenesis및 RNA processing에 의한 metabolism의 변화와 줄기세포의 분화 조절 간의 관련성에 대하여 연구하고 있다.
- RNA methylation은 최근 규명되고 있는 생물학적 현상으로서, N⁶-Methyladenosine (m⁶A)의 writer와 reader로 각각 알려져 있는 WTAP와 YTHDF1/2/3의 줄기세포에서의 분화 조절 역할에 관련한 연구를 진행하고 있다.

-Charcot Marie Tooth 1A (CMT1A)
본 연구실에서는 가장 빈번하게 발생하는 말초신경계 질환 중 하나인 CMT1A를 연구하기 위하여 환자의 세포를 이용하여 줄기세포 및 직접전환법을 통한 질병 모델을 수립하고 병리학적 기전을 규명하고자 노력하고 있다 (그림3). 이와 같은 연구는 향후 질환의 정밀 기전 연구와 더불어 치료제 개발에 응용할 수 있을 것으로 기대된다.

-Familial Dysautonomia (FD)
본 연구실은 또한 통증 감각 상실 증상을 수반하는 말초신경병증을 모델화하고 분자병리기전을 연구함으로써 인간의 감각 기전을 규명하고 질환의 치료법을 모색하는 연구를 진행하고 있다. 이는 향후 뇌신경과 더불어 인체의 또 다른 큰 축인 말초신경계의 외부자극에 대한 반응 기전 연구로 확장할 수 있을 것으로 기대하고 있으며 (그림4), 궁극적으로 인체 전반에 걸친 신경회로 작동 기전 연구에 기반이 될 것으로 기대된다.

-Human Schwann cell의 myelination 연구
본 연구실은 신경능선세포로부터 Schwann cell을 분화하는 다양한 protocol을 확보하고 있으며, 이는 Schwann cell의 분화에서부터 maturation에 이르는 일련의 과정을 연구하기 위하여 필수 요소이다. 이를 통하여 신경세포의 유지와 신호전달의 효율성을 위한 myelination 기전 연구를 수행하고 있으며, 이는 향후 중추/말초신경계의 탈수초성 질환의 병리 기전과 치료제 개발에 활용될 수 있을 것이라 기대된다.

-치아재생 연구
치아를 구성하는 많은 종류의 세포는 발생학적으로 신경능선세포로부터 유래한다는 것이 알려져 있다. 이에 따라 본 연구실의 신경능선세포 고도화 및 Schwann cell 연구는 필연적으로 치아 재생 연구에 밀접한 연관성을 가지고 있으며, 현재 치아재생을 위한 cranial neural crest의 고도화와 dental lineage의 세포 분화연구를 활발하게 진행하고 있다. 이는 발생학적 연구의 가치 뿐만이 아니라 현재 발전하고 있는 3D 프린팅 기술과의 접목을 통하여 보다 효율적이고 효과적인 재생의학의 예시를 제공할 수 있을 것이라 기대된다.

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