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연구센터 / 사업단 소개

대사스트레스 세포대응 연구센터

  • 작성자

    관리자
  • 작성일자

    2019-08-01
  • 조회수

    279

대사스트레스 세포대응 연구센터

 

(Cellular Responses to Metabolic Stress Research Center) 




권혁무 교수/센터장

울산과학기술원 (UNIST) 생명과학부

hmkwon@unist.ac.kr

 

 

I. 설립 배경


  울산과학기술원‘대사스트레스 세포대응 연구센터(CRMSRC)’는 당뇨나 암의 근본적인 원인이 되는 고혈당, 저산소증, 세포기능 장애 등 대사스트레스의 연구를 통해 세포 반응의 원리를 파악하여 새로운 치료기술 개발에 기여하고자 설립되었다. CRMSRC 2018년 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 선도연구센터 지원 사업에 선정되었으며, 향후 7년 동안 대사스트레스로 인한 난치암과 당뇨병 치료를 위한 기술 개발에 최대 105억원을 지원받게 된다 (그림 1).

 

 


 

그림 1. 대사스트레스 세포대응 연구센터 개소식

 

 

  2018년 개소이래 현재까지 9명의 참여교수와 56명의 전담연구인력이 참여하고 있으며, 대사질환의 개별 타겟 연구의 한계를 극복한 메타볼릭 서킷 리프로그래밍(Metabolic Circuit Reprogramming: MCR) 기반의 통합적 연구를 통해 대사스트레스에 의한 항암제 무반응성과 인슐린저항성을 일으키는 세포대응 기전을 규명하고 치료기술 개발을 위한 기반을 구축하고자 노력하고 있다 (그림 2).

 

 


그림 2. 연구 개요

 

 

 

II. 연구 목표


1. 연구 목표


CRMSRC의 연구 목표는 대사스트레스에 의한 세포 내, 세포 간, 개체 수준에서의 대응을 메타볼릭 서킷 리프로그래밍(Metabolic circuit reprogramming: MCR)기반으로 통합적인 분석을 통해 이해하는 것이다 (그림 3). MCR은 병인성 대사회로와 대사회로 제어를 포함하는 개념으로서, 대사스트레스에 대한 세포대응 이해를 위한 새로운 패러다임이다. 이를 통해 대사스트레스에 의한 항암제 무반응성과 인슐린저항성을 일으키는 세포대응 기전을 규명하고, 치료기술 개발을 위한 기반을 구축하고자 한다이를 위한 단계별 목표는 다음과 같다.

 

1단계: 대사스트레스에 의한 대사회로 변형(MCR) 기전을 분자/세포소기관/세포/조직 수준에서 규명함

2단계: 대사스트레스에 대한 세포 대응 및 상호조절 대사회로 변형 (MCR) 기전을 개체수준에서 검증하고, 난치성 암과 당뇨병의 예방, 진단, 치료 기술 개발을 위한 기반을 구축함

 

 


 

그림 3. 연구 목표 및 주요 연구 내용

 

 

2. 연구 내용


주요 연구 내용은 다음과 같다(그림 3).


1) 대사스트레스에 의한 세포내 대사회로변형(MCR) 기전 규명을 위해

  -세포소기관 조절 인자에 의한 기전 규명

  -세포소기관 간 상호교신 시스템 규명
  -칼슘 다이나믹스에 의한 세포소기관 기능 조절 기전 규명
  -미토콘드리아 단백질 품질 조절 기전 규명


2) 대사스트레스에 의한 세포간 MCR 기전 규명을 위해

  -지방세포 및 대식세포 내분비체 발현 및 분비 조절 기전 규명

  -암세포 및 암세포 연관 지방세포 유래 엑소좀을 통한 세포간 교신 기전 규명

  -다차원 생체모방 조직모델에서 세포간 신호전달 기전 규명

3) 대사스트레스에 의한 MCR의 신호전달 후보물질 발굴 및 세포내/세포간의 기전 규명을 위해

  -멀티오믹스를 통한 세포소기관 셔틀인자 발굴 및 경로 분석

  -지방세포, 대식세포, 간세포, 암세포 유래 내분비체 신규후보물질 발굴

  -대사회로변형 대사체, 엑소좀, 단백체 분석을 통한 신규 후보물질 발굴

  -발굴 된 신규 후보물질 활성제어 기전 연구


4) 세포/조직/개체 수준에서의 신규 후보물질 기반 세포대응 기전 검증

  -세포 수준에서 유전체 재구성과 세포소기관 실시간 초고해상도 이미징

  -조직 수준에서 다차원 생체모방 조직모델 개발 및 기전 검증

  -개체 수준에서 항암제 무반응성 및 인슐린 저항성 동물모델 개발

  -대사화로변형 신규물질 기능 검증을 위한 세포/조직/동물 모델 구축


5) MCR 제어 기술 개발

  -멀티오믹스 분석을 통한 항암제 무반응성 및 인슐린 저항성 바이오 진단 마커 개발

  -대사체 및 TCGA, GWAS 빅데이터 분석을 통한 세포대응 네트워크 모델링


  연구 전문성을 보유하고 있는 연구자간의 다각적이고 유기적인 협업으로 새로운 이론 형성과 이를 통해 과학적 난제를 해결하고자 한다(그림 4). 또한, 참여교수들의 적극적인 공동협업 연구과제 수행으로 새로운 MCR 패러다임 제시와 세계 수준의 선도적 연구 성과의 도출에 주력하고 있다 (그림 5).


 


 

 그림 4. 연구 내용의 유기적 연관성

 

 


그림 5. 연구 전문성을 보유하고 있는 연구자간의 협업 연구를 통한 선도적 연구성과 도출

 

 

 

 

III. 과학기술적 활용성 및 기대효과


  본 연구센터는 항암제 무반응성을 극복하는 새로운 치료제 개발에 획기적인 실마리를 제공하고 본 연구가 제안하는 새로운 기술(다차원 생체 오가노이드, 멀티오믹스 기법)들의 개발을 통해 국내외 다양한 연구자들의 기초 및 응용 연구에 기여하고자 한다. 최근 세계적으로 암 및 대사질환 환자수가 급증으로 본 연구에서 구축할 원천 핵심 기반 지식 및 연구법은 미래사회에 직면할 삶의 질 향상에 기여할 것으로 판단된다. 또한, 단일 실험실에서 이루어지는 연구 기술 개발의 한계를 극복하고 집단 연구를 통해 폭넓은 연구시야를 확보할 수 있어 미래지향적 전문 신진 인력 양성 및 일자리 창출에 기여할 것으로 기대한다(그림 6). 

 

 

 


 

 그림 6. 과학기술적 활용성 및 기대효과

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