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다중 면역세포 네트워크 통합 제어 연구실 (Integrated Immune Cell Network Control Laboratory)

  • 작성자

    김욱 (아주대학교)
  • 작성일자

    2024-12-12
  • 조회수

    451

다중 면역세포 네트워크 통합 제어 연구실 

(Integrated Immune Cell Network Control Laboratory)


  

 ○ 저자명 : 김욱 (연구책임자)

 ○ 저자소속 : 아주대학교 첨단바이오융합대학/분자과학기술학과

 ○ 연락처 : 031-219-2513

 ○ E-Mail : wookkim21@ajou.ac.kr

 

Ⅰ. 설립배경

 

○ 현대 의학은 염증성 질환과 자가면역 질환의 복잡한 병리 기전을 해결하기 위해 기존의 단일 표적 접근 방식에서 벗어나 다중 면역 세포와 복합적인 병리 기전에 대한 통합적 연구로 방향을 전환하고 있습니다. 이러한 시대적 흐름에 발맞추어, 저희 글로벌 기초연구실은 분자세포생물학, 유기화학, 생물정보학 분야 세 분 교수님의 협력과 국제 공동연구진과의 공동연구를 통해 만성 염증 질환의 핵심 기전인 Th17 매개 염증 반응을 중심으로 면역 체계의 다중 네트워크를 조절할 수 있는 혁신적인 전략을 개발하기 위해 설립되었습니다. 이를 통해 면역 세포 특이적 통합 제어 기술을 기반으로 차세대 맞춤형 치료제 개발의 원천 기술을 확보하고자 합니다.

 


그림1. 기초연구실 설립배경: 면역체계의 통합적 네트워크 이해를 통한 염증성 질환의 근본적 치료 방법 제시

 

Ⅱ. 연구목표 및 연구내용

 

1. 연구목표 

 

○ 아주대학교 다중면역세포네트워크 통합제어 글로벌 기초연구실은 다중 면역세포 특이적 신규핵심인자를 도출하고, 이들의 변화로 야기되는 면역 세포의 비정상적인 분화와 활성화로 인한 복합 병리 기전을 규명하여, 다중 면역 세포 통합 제어 및 분자기전 규명을 통해 혁신적인 염증 질환 치료 전략을 개발하는 것을 목표로 합니다. 특히 Th17 매개 염증성 자가면역질환인 건선을 중심으로, 아래와 같은 연구 목표를 바탕으로 2024년 6월부터 시작되어 3년간 연구를 진행하고 있습니다.

 

연구목표 1. 다중 면역 세포의 동시 조절이 가능한 핵심 인자 발굴

연구목표 2. 다중 오믹스 및 머신러닝 기반의 면역 세포 네트워크 분석

연구목표 3. Th17 매개 질환에 대한 맞춤형 치료제 개발

연구목표 4. 유전자 편집 기술과 소분자 기반 치료 기법 개발

 


그림2. 다중면역세포네트워크 통합제어 글로벌 기초연구실의 연구 목표

 

2. 연구내용

 

○ 본 연구실은 다중 면역 세포의 통합적인 제어를 통해 만성 염증 질환의 혁신적인 치료법을 개발하기 위해 다음과 같은 연구를 수행합니다.

  - 다중 면역세포 분화·활성 통합 조절 신규 핵심 인자 발굴

    · 다중 면역세포 동시·통합 조절 핵심 인자 발굴을 위한 in vitro 및 in vivo 모델 구축

    · 다중 오믹스 분석 및 머신러닝 기반 다중 면역세포 동시·통합 조절 핵심 인자 발굴

    · 인간 iPSC 유래 면역세포 기반 다중 면역세포 통합 조절 핵심 인자 교차 검증

    · 핵심 인자에 의한 다중 면역세포 분화·활성 및 건선 조절 in vitro/in vivo 유효성 검증

 

  - 다중 면역세포 분화·활성 통합 조절 기전 및 Th17 매개 염증질환(건선) 제어 기전 규명

    · 다중 면역세포 시·공간적 동시·통합 정량 분석 시스템 구축

    · 면역 시스템 제어에 따른 다중 면역세포 분화·활성 변화 종단적 프로파일링

    · 핵심 인자에 의한 다중 면역세포 분화·활성 및 건선 조절 분자 기전 in vitro/in vivo 유효성 검증

                                       

  - 핵심 인자 기반 면역체계 통합 조절 in vivo 유효성 검증 및 건선 치료제 개발에 대한 기초·원천 기술 제공

    · 핵심 인자 활성 제어 소분자 라이브러리 구축 및 유효물질 도출

    · 소분자 기반 다중 면역세포 동시·통합 제어 유효성 및 분자 기전 규명

    · 약리학적·유전학적 핵심 인자 발현​·활성 조절 기반 다중 면역세포 동시·통합 제어를 통한 Th17 매개 염증질환 치료 및 분자 기전 in vivo 유효성 검증​​

 

 

그림3. 다중면역세포네트워크 통합제어 글로벌 기초연구실의 연구 내용

 

3. 연구진의 구성

 


그림4. 다양한 전공분야의 융합연구를 통한 기초연구실 집단연구 장점 극대화

 

○ 본 기초연구실은 새로운 면역체계 통합제어 기전에 대한 탐구를 통한 다중 면역세포 분화・ 활성 통합 조절 기전 및 Th17 매개 염증질환(건선) 제어 기전 규명을 위해 다양한 전공분야 (세포학, 생물정보학, 화학생물학) 전문가로 구성된 연구실을 구축하였습니다.    

 

○ 각 연구진이 보유한 다양한 과학적 방법론(다중오믹스 및 머신러닝 기반 네트워크 분석, 면역세포 시공간적 정량 분석 시스템) 및 모델 시스템(면역 시스템 모사 어셈블로이드, 3D 세포배양 시스템, Th17 매개 염증질환 모델, 유전자 조작 동물 모델)을 활용하여 상위 가설 검증력을 높임으로써 과학적 근거 제시가 가능할 것으로 예상됩니다.

 


그림5. 다중면역세포네트워크 통합제어 글로벌 기초연구실의 연구 내용

 

○ 이와 아울러, 본 연구는 미국 조지아 공과대학 Michael E. Davis 교수 연구팀, UIC J-.I. Jun 교수 연구팀 및 하버드 의과대학 H. Im 교수 연구팀과의 국제공동연구를 통해 진행될 예정입니다. 각 국외 연구진은 생물정보학 및 세포 치료제 개발, 만성 염증질환 기전 규명, 바이오 프로브 개발 및 바이오마커 분석 등의 분야에서 국제적인 전문성을 보유하고 있습니다.

 

Ⅲ. 기대효과 및 전망

 

○ 저희 연구실의 연구 성과는 면역 세포 네트워크 분석과 신약 개발 분야에서의 혁신을 이끌 것으로 기대됩니다. 글로벌 공동 연구를 통해 학문적 시너지를 창출하며, 다중 면역 세포 기반 염증 제어 기술의 상용화와 염증 질환 맞춤형 치료제 개발을 통해 의료 산업의 패러다임을 전환할 것입니다. 

 

○ 이는 기존 치료법의 한계를 극복하고 새로운 치료 가능성을 제시하는 데 핵심적인 역할을 할 것입니다. 또한 연구 성과를 기반으로 바이오 산업의 활성화를 도모하고, 국민 건강 증진과 생명과학 분야의 국가 경쟁력 강화에 기여할 것입니다. 이를 통해 글로벌 시장에서의 리더십을 확보하고, 미래 세대를 위한 건강한 사회를 구축하는 데 앞장설 것입니다.

 

○ 저희 연구실은 첨단 바이오 융합 기술과 글로벌 네트워크를 바탕으로 염증 질환 치료의 새로운 패러다임을 제시하며, 지속적인 혁신과 도전을 통해 미래 의료의 발전에 기여하겠습니다.