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연구성과1
연구성과 (성명 ㄱ.ㄴ.ㄷ 순)

성 명 : 김상엽
소 속 : 울산의대 서울아산병원 융합연구지원센터
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저널명 : Experimental & Molecular Medicine
발표일 : 2022.08.23
Impact Factor : 12.172
1. 논문관련 연구분야의 소개, 연구과정에서 생긴 에피소드
최근 연구를 진행하면서 단독으로 프로젝트를 진행하며 우수한 논문을 발간하는 경우도 있지만 다양한 연구 분야의 연구팀과의 공동 연구로 진행하는 경우가 많아지고 있습니다. 본 연구는 여러 분야의 연구팀이 참여하여 국소 진행성 또는 전이성 비소세포폐암 환자의 치료를 위해 사용되는 Tyrosine kinase 저해제인 crizotinib의 종양 전이 억제 효과 기전을 증명하는 내용입니다. 이 연구는 서울대학교 전주홍 교수팀이 약물 처리된 세포와 환자 시료를 이용하여 유전자 발현 양상을 비교하였고 TGFβ 신호 전달을 억제한다는 가설을 세워 이를 증명하기위해 구조 생물학, 바이오이미징 연구팀으로 구성하여 연구를 진행하였습니다. 우리 연구팀은 실시간 세포이미징을 통해 세포 이동에 대한 정량적인 결과를 얻었으며 소동물 bioluminescence imaging을 수행하여 전이 효능 평가를 하였습니다. 동물 시험 후 종양을 적출하여 multiplex IHC를 통해 약물의 신호 저해 효과를 증명하였습니다. 본 연구팀에서 코어 지원을 하는 세포이미징, 소동물 광학이미징, multiplex IHC를 모두 활용한 연구 성과임으로 향후 원내 코어 이용을 하는 연구자에게 코어 지원 방향을 제시할 수 있는 논문으로 생각됩니다.
2. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획, 목표
본 연구를 진행하면서 약물 재창출(Drug repositioning)에 관심을 가지게 되었습니다. 약물 재창출은 이미 임상에 사용되는 약물에서 안정성이 검증되었지만 새로운 기전을 연구하여 다른 질환에 이용할 수 있는 방법으로 최근 많이 진행되고 있는 신약 개발 기법입니다. Crizotinib에 의해 영향을 미치는 TGFβ 신호 전달 기전은 폐섬유화, 간 섬유화 등에서 새로운 치료제로 활용할 수 있을것으로 기대됨으로 후속 연구를 진행하고 있습니다. 또한 원내 연구 활성화를 위해 코어 서비스를 고도화하여 원내 우수 연구팀이나 신진 연구자와 활발하게 연구를 진행하기를 희망합니다. 코어에서 지원하는 기술은 단순 서비스 지원이 아니라 본인의 연구 결과 가치를 높이는 가장 쉬운 방법이라고 생각합니다. 본 연구 성과처럼 단독 진행을 하였으면 얻지 못하는 많은 결과들을 코어 활용을 통해 얻을 수 있었습니다. 원내 연구팀에서 가설을 세우고 증명하는 과정에서 광학영상팀이 필요하다면 언제든지 공동 연구를 하여 우수한 결과를 낼 수 있도록 지원하는 것이 저희팀의 목표입니다.
3. 연구목표 달성을 위한 향후 공동연구 희망분야
신약 개발을 위해 필요한 다양한 분석법에 관심이 많습니다. 최근 면역 관련 약물과 연구가 증가하고 있음으로 본 연구팀은 면역 모니터링 기술을 개발하고 있습니다. 보유하고 있는 기술 중 많이 활용할 수 있는 분야는 multiplex IHC와 digital ELISA입니다. 바이오이미징이나 유효성 평가 후 병변의 기전 연구를 위해서는 IHC와 ELISA가 필수 연구 방법으로 생각됩니다. 형광을 이용한 multiplex IHC와 digital ELISA는 본 연구팀이 가장 앞서나가는 기술임으로 원내 연구자들의 공동연구를 희망하고 있습니다. 또한 최근 신약은 항체, 엑소좀, 세포, 마이크로바이옴 치료제 등 다양한 형태로 개발되고 있습니다. 광항영상을 이용한 생체분포 연구는 본 연구팀의 핵심 기술임으로 신약 개발 중 필요한 연구자가 있다면 공동연구 형태로 지원이 가능합니다. 광학영상 분석 플랫폼 기술을 보유하고 있음으로 다양한 원내 연구자와 공동연구를 적극적으로 희망합니다.
4. 다른 하시고 싶은 이야기들
본 연구에 1저자로 수고한 조은아 대학원생과 연구팀에서 기여한 조수인, 배상문, 박석안 박사에게 감사의 마음을 전합니다. 또한 본 연구에 참여하지 못했는 연구팀원에게도 감사의 마음을 전합니다.
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1. 논문관련 연구분야의 소개, 연구과정에서 생긴 에피소드
본 연구는 molecular biology에 대한 wet lab 실험과 NGS 유전체 데이터 분석 (single cell sequencing 과 ChIP-seq)의 균형있는 융합연구의 좋은 예라고 생각됩니다. 이 연구는 오랫동안 cancer-associated fibroblast (CAF) 연구를 해오신 삼성서울병원 김석형 교수님 주도하에 카이스트의 시스템생물학 조광현 교수님 팀과의 공동연구로 이루어졌는데, 김석형 교수님은 wet lab 실험과 유전체 데이터 생산을, 조광현 교수님 팀과 저는 유전체 데이터 분석을 주로 담당한 연구였습니다. CAF는 아직 뚜렷한 biomarker가 없으며, 또한 heterogeneity, plasticity 및 기원에 대한 불명확성때문에 실험 연구가 매우 어려운 주제 중에 하나입니다. 따라서 본 연구의 핵심은 Prrx1 유전자를 발현 하는 CAF가 종양의 진행 및 전이에 관여함을 genetically engineered mouse 모델을 통해 증명하고, Prrx1 과 histone ChIP-seq 및 single cell-seq을 통해 Prrx1이 super-enhancer로 작동하며, 또한 cell lineage를 결정하는 master transcription factor임을 보인 연구 입니다. 이번 연구를 통해 CAF에서 super-enhancer landscape와 master transcription factor의 존재를 확인함으로써, CAF 분류에 새로운 방향을 제시 할 수 있는 기반을 제시한 점도 중요한 의의입니다. 기억나는 에피소드로는 융합연구의 어려운 점일지도 모르겠는데, 리뷰어가 4명이나 되었고, 코멘트에 대한 답변이 100 쪽이 넘어갈 정도로 유난히 어려웠던 연구였으며, 한차례 연장한 리비젼 마감 시일에 맞추기 위해 아침부터 밤 늦게까지 쉬지 않고 하는 온라인 미팅을 여러 번 하였던 에피소드가 특히 기억납니다.
2. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획, 목표
최근 single cell-seq이 CAF 연구에 새로운 방향을 제시하고 있어, single cell-seq data, single cell ATAC-seq data, 및 ChIP-seq data 분석을 통해 CAF의 분류 및 pathogenesis에 대한 연구를 보다 깊이 할 수 있는 연구를 계획 중이며, 또한 연구 영역을 Hi-C나 5C 유전체 데이터 분석을 통해 genome의 3차원 구조에 대한 연구를 CAF에 확장 적용할 계획을 가지고 있습니다. 유전체 데이터 분석을 통한 종양미세환경과 암세포의 상호작용에 대한 확장 연구도 진행하고 있습니다.
3. 연구목표 달성을 위한 향후 공동연구 희망분야
암유전체나 종양미세환경에 대한 연구에서 규모가 큰 유전체 데이터를 생성하셨을 경우, 저희 실험실이 도움이 될 수 있을지 모르겠습니다. 그리고 꼭 종양이 아닌 다른 medical disease에서 유전체 데이터 분석에 대한 공동연구도 할 수 있는 기회가 있으면 좋을 거 같습니다.
4. 다른 하시고 싶은 이야기들
이 연구는 상당량의 wet lab 및 dry lab 데이터 생성이 이루어졌는데, 논문 투고 전 이 연구에서 발굴한 Prrx1 유전자의 CAF에 대한 연구들이 다른 논문들에 발표되면서, 소위 CNS 급 저널에서 novelty issue로 reject된 점이 많이 아쉽고, 이로 인해 기운이 좀 빠진 상태에서, 리비젼 기간만 거의 1년 가까이 진행되다 보니 다들 많이 지치고 힘들었지만, 본 연구의 제 1저자들(이건우, 여소영, 공정렬)이 이런 힘 빠지는 상황에서도 최선을 다해 잘 마무리해주어, 이 자리를 빌어 특히 감사의 말씀을 전하고 싶습니다.
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