[재외연구자 소개] 하신원 박사 / Postdoctoral Fellow, Johns Hopkins University School of Medicine
한국줄기세포학회
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- 하신원
이메일 주소: sha12@jhmi.edu
Postdoctoral Fellow, Institute for Cell Engineering, Dept.
of Neurology, Johns Hopkins University School of Medicine
연구자 소개 (하 신 원, Shinwon Ha, PhD)
- 저의 연구 비전은 퇴행성 신경 질환 에서 일어나는 신경 세포 사멸에 대한 기전을 연구하고, 이를 이해하는 것을 통해, 퇴행성 신경 질환의 치료 및 의약 연구에 도움이 되고자 하는 것 입니다. 이를 위해 저는 Biochemistry and Molecular cell biology에 대한 이해와 연구를 성균관 대학교 한정환 교수님 연구실에서 석사과정을 하였고, 이를 바탕으로 Neurodegenerative disorder에서 일어나는 Neuronal cell death mechanism을 이해를 연구주제로 DGIST의 유성운 교수님 연구실에서 해마 신경 전구체세포를 이용하여 세포의 외부 환경 변화가 세포의 사멸 과 분화의 조절에 영향을 미치는 기전을 연구하며 박사과정을 하였습니다. 이러한 트레이닝 과정을 바탕으로 제가 앞으로 연구하고 싶은 주제가 실제 환자의 신경 세포의 사멸에 대한 이해가 필수적이라 생각했으며, 이를 위해 좀더 환자 샘플에 대한 이해가 필요하다고 생각했습니다. 이러한 학문적 질문을 해결하기 위해 노력을 하던 중, 저는 퇴행성 신경 질환 중 하나인 Parkinson’s disease (PD)에서 신경세포 사멸에 세계적인 권위자인 Ted. M. Dawson 교수님의 연구 비전에 깊은 감명을 받았고 우연한 기회로 연이 닿아 Johns Hopkins University School of Medicine의 Institute for Cell Engineering의 Dawson lab에 2018년부터 지금까지 박사 후 연구원으로 퇴행성 신경 질환의 신경 세포 사멸의 기전에 대하여 연구하고 있습니다.
연구소 및 연구실 소개 (Sean Wu Lab, Stanford Cardiovascular Institute
https://www.thedawsonlab.org)
https://www.thedawsonlab.org)
- The Dawson Laboratory는 genetic, cell biological and biochemical 접근을 이용하여 Parkinson’s disease 와 다른 여러 종류의 neurologic disorders의 pathogenesis에 대한 연구를 진행하고 있습니다. 이러한 연구를 위해 저희 연구실은 다양한 genetically-modified mouse line 과 genome-edited/patient-derived cell line, 그리고 Johns Hopkins Medical School의 Neuropathology Core Lab와 긴밀한 공동 연구를 통해, 실제 퇴행성 신경 질환의 환자 샘플을 이용하여 연구를 진행하고 있습니다. 이와 같은 다양한 모델 시스템을 다양한 관점의 연구를 위해 저희 연구실은 의학, 생명공학, 줄기세포생물학, 생화학, 그리고 생명정보학분야의 전문가 30 여명의 연구원들이 한곳에 모여 연구하고 있으며, 각기 다른 관점에서 neurodegenerative disease에 연구를 위해 학술적 교류가 활발하게 진행되고 있습니다. 또한, 저희 연구실은 많은 한국인 과학자들이 좋은 결과를 배출하였고, 그 결과를 기반으로 많은 한국 연구실과 공동 연구를 활발히 진행하고 있습니다.
연구내용 소개 – 연구 분야, 최근 연구 소개 등
[Fig 1. Single-nuclei sequencing을 이용한 정상 쥐와 Toxic(α-Syn preformed fibrils, α-SYN PFF)을 주입한 쥐 간의 mid-brain의 single cell transcriptomic heterogeneity 비교 분석(Ha, et al., Unpublished]
- 최근 다양한 단일 세포 유전자 분석법의 개발 및 발전이 되어 실제 연구에 적용되고 있으며, 저 또한 Combinatorial Barcoded System을 이용한 Single Nuclei RNA Sequencing (snRNA-seq)을 이용한 연구하고 있습니다. 특히 저는 frozen과 fresh tissue 조건에서 최적화된 방법을 개발하였으며, 이 방법을 이용하여 퇴행성 신경 질환에서 단일 세포 수준의 병리학적 유전자 변화를 확인하고자 하는 실험에 실제 조직에 적용하고자 노력하였습니다. 이러한 노력의 일환으로, 저는 PD환자의 주요한 증상인 Dopaminergic (DA) neuron의 손실에 주목했고, PD 환자의 specific vulnerability of DA neurons이 PD를 이해하는데 중요할 것이라 생각하였습니다. 그렇기 때문에, 저는 이러한 특이점에 대한 의문을 해결하고자 snRNA-seq을 이용한 실험을 계획하였습니다. 저는 잘 알려진 sporadic PD의 대리 모델인 α-SYN PFF를 마우스 뇌 조직에 주입했고, 특정 시간이 지난 이후 마우스 뇌조직을 적출하여 snRNA-seq을 진행 하였습니다. 본 실험을 통해 저는 분석이 가능한 대략 10K 세포에 대한 단일 세포 분석 정보를 얻을 수 있었습니다. 이후 분석을 통해 특정 세포 별 population에서 기존의 표시 단백질이 expression이 clustering이 되는 것을 확인하였고, 또한, differential expression과 hierarchy reconstruction analysis를 이용해 각 조건의 transcriptomic heterogeneity를 확인하였습니다. 이 같은 결과를 통해 각 조건에서 유의미한 차이가 있는 유전자를 확인하였고, 현재 분자생물학적 실험을 이용하여 확인 과정에 있습니다.