[국내연구자 소개] 이재철 교수/성균관대학교 약학대학
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- 이재철 교수
성균관대학교 약학대학
연구실 소개
- 본 연구실은 성균관대학교 약학대학 소속으로 환자 유래 역분화 줄기세포 (유도만능줄기세포, iPSC) 및 유전자 편집기술(Genome-editing)기술과 다양한 세포 분화 기술 활용하여 질환을 모델링 하고 그 발병원인을 밝히는 연구를 수행하고 있습니다. 특히 ChIP-seq, ATAC-seq, Hi-C등의 NGS (Next-Gen Sequencing) 기반 기술을 이용하여 질환의 후성유전학적 특성 및 Genome의 3차원 결합을 분석하는 연구를 수행하고 있습니다. 또한 역분화 줄기세포 기반 질환 모델을 HTS (High throughput screening)에 적용하여 약물의 효능과 독성을 스크리닝할 수 있는 플렛폼 기술을 개발하고 있습니다.
그림1. 역분화 줄기세포를 이용한 질환 연구의 모식도
연구내용
- 1) 환자 특이적 역분화 줄기세포를 이용한 Laminopathy의 질환 모델링 및 기전연구
- 핵막에 위치하는 단백질인 Lamin A/C은 유전자 발현이 억제되어 있는 일부 genomic DNA region와 결합하고 있습니다. 이러한 결합 부위를 Lamin-Associated Domain (LAD)라고 부르며 이는 유전자의 전사 제어에 주요한 역할을 하고 있습니다. 이러한 LMNA 유전자의 돌연변이와 연관된 질환들을 Laminopathy라고 명명하며, 대표적으로 LMNA related dilate cardiomyopathy (LMNA-DCM), Lipodystrophy 그리고 Progeria syndrome 등이 알려져 있습니다. 본 연구실에서는 역분화 줄기세포 및 유전자 교정 기술을 이용하여 다양한 Laminopathy 의 질환 모델을 구축하고 이들 질환의 특이적인 LAD를 분석하고자 합니다. 이를 위하여 환자의 역분화 줄기세포를 특정 질환 세포 및 조직으로 분화시키는 기술을 확보하고 생성된 질환 모델의 특이적인 표현형 분석 및 NGS 기반 심층 기전 연구를 수행하고 있습니다.
그림2. LMNA-DCM의 질환 모델링을 통한 질병 기전 연구의 예 - 2) 질환의 후성유전학적 기전 규명
- 난치성 질환은 다양한 원인이 복합적으로 작용하는 것으로 알려져 있으며, 일부 유전자의 비정상적 발현 변화만으로는 그 복잡한 발병 기전을 설명하기 불충분합니다. 최근 연구들을 통해 난치성 질환이 다양한 유전자의 복합적인 발현 변화를 수반하며 특히 후성유전학적 조절을 통한 Genome의 3차원 구조 변화가 중요한 원인임이 밝혀지고 있습니다. 따라서 본 연구실에서는 난치성 질환에서 genome-wide study를 통해 질환의 복합적인 유전자 발현 네트워크를 분석하는 연구를 수행하고 있습니다. 특히 ChIP-seq, Hi-C, single cell RNA seq, Hi-C 등의 다양한 NGS기반 실험을 통해 질환의 후성유전학적인 특성을 분석하고 이를 이용하여 질환의 발병메커니즘을 규명하는 연구를 진행하고 있습니다. 또한 다양한 장기의 발달 과정에서 후성유전학적 변화 과정을 규명하고 이를 이용한 세포치료 기술개발을 목표로 하고 있습니다.
그림3. 질환 특이적인 후성유전학적 기전 분석의 예 - 3) HTS (High Throughput Screening) 플랫폼을 이용한 약물 독성 및 효능 평가
- in vitro 기반의 약물 독성 및 효능평가 시스템은 신약의 개발에 있어서 필수적인 부분을 차지하고 있습니다. 본 연구실에서는 환자의 역분화 줄기세포로부터 심근세포를 포함한 다양한 타겟 세포를 제작하고 이를 약물의 독성 및 효능평가 시스템에 적용하는 플렛폼 기술을 개발하고 있습니다. 특히 질환 표현형의 정확한 모사와 표현형-메커니즘간의 정밀한 분석을 통하여 환자간의 특이적인 약물의 효능과 독성을 평가할 수 있는 맞춤형 스크리닝 플렛폼을 개발하고자 합니다. 이를 위해서 환자 유래 역분화 줄기세포를 이용한 질환 모델링과 메커니즘 분석을 HTS 플렛폼에 적용하는 기술을 연구하고 있습니다.
그림4. 줄기세포를 이용한 심장독성 스크리닝 플렛폼의 모식도
연구책임자 및 연구실 정보
- - 소속: 성균관대학교 약학대학
- 이메일: jaecheol@skku.edu
- 이력- (2018-Present) Assistant Professor, School of Pharmacy, Sungkyunkwan University
- (2017-2018) Instructor, CVI, School of Medicine, Stanford University
- (2012-2017) Post-doctoral Researcher, School of Medicine, Stanford University
- (2011-2012) Senior Researcher, School of Pharmacy, Sungkyunkwan University
- (2005-2011) M.S.-Ph.D., School of Pharmacy, Sungkyunkwan University
- (2001-2005) B.S., School of Pharmacy, Sungkyunkwan University
- 연구책임자: 이재철
- 박사후 연구원: 남기홍, 이상아
- 석박사 통합과정: 김경태, 오소영
그림5. 좌-우, 남기홍, 이재철, 이상아, 김경태