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줄기세포연구센터

줄기세포연구센터

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목표
줄기세포 특성 및 이용에 대한 학문적 탐구를 통해 인간생명현상에 대한 이해를 증진함을 목표로 한다. 세부적으로 체세포 및 줄기세포의 운명전환 현상을 이해하고, 생체내 구성 조직세포로의 변환을 제어할 수 있는 기전과 분자적 특성을 규명함으로써 세포 운명제어 및 전환 원천 기술을 개발한다. 아울러 질환 관련 유전자의 기능을 기반으로 한 치료원천기술을 개발하고, 새로운 평가시스템을 개발한다.
연구원
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연구원
성명 연구분야
김장환 센터장
  • 신경줄기세포로의 분화 및 교차분화
  • 리프로그래밍 공통기전
정초록 책임연구원
  • 질환관련 유전자의 기능성 검증 및 치료원천기술 개발
    (합성화합물/유전자 치료제)
  • 3차원 세포기반 질환 모델 개발
손명진 선임연구원
  • 세포 운명 전환 제어
  • 세포대사 및 마이토콘드리아 기능 조절 기술 개발
손미영 선임연구원
  • 역분화 줄기세포 기반 질환 모델링
  • 오가노이드 분화/활용 연구
임정화 선임연구원
  • 질환 관련 유전자의 기능성 분석 및 치료원천기술 개발
  • 저분자화합물/유전자 치료제 효능 평가용
조현수 선임연구원
  • 암 특이적 히스톤 메칠레이션/ 디메칠레이션 효소의 기능 분석 및 치료제 개발
강현미 전임연구원
  • 발생학 (신장줄기세포학)
  • 3차원 세포기반 질환 모델 개발
노경희 전임연구원
  • 유비퀴틴효소의 새로운 기전연구
연구분야
  • 체세포/줄기세포 운명전환의 생물학적 및 분자적 작용 기전 규명
  • 체세포/줄기세포 세포 운명제어/리프로그래밍 원천기술 개발
  • 줄기세포 기반 인간질환모델링 원천기술 개발
  • 줄기세포 활용 기반 기술 개발
  • 질환관련 유전자의 기능성 검증 및 치료원천기술 개발 (합성화합물/유전자 치료제)
  • 3차원 세포기반 질환 모델 개발
연구성과
  • 섬유아세포의 신경전구세포로의 전환 분화
    • 4개의 Yamanaka 인자들 (Oct4, Sox2, Klf4, and c-Myc)을 세포에 발현시켰을 때, 주어진 환경에 따라서 유도만능줄기세포 (iPSC)뿐만 아니라 분화된 전구세포가 만들어 질수 있음을 최초로 보고하였다. 특히, 매우 높은 효율로 섬유아세포가 기능적으로 완전한 신경 줄기/전구세포(NPCs)로 전환됨을 입증하였다. 이와 같은 Yamanaka 인자를 이용한 직접교차분화기술은 다른 직접교차분화기술에 비해 인자의 수를 최소로 할 수 있으며 다양한 목적세포로 손쉽게 전환시킬 수 있다는 점에서 리프로그래밍의 새로운 패러다임을 제시했다고 평가되고 있다. 아직 초기단계에 있는 직접교차분화 기술의 과학적 기전과 응용성을 확보하기 위한 연구를 진행 중에 있다.
  • 니코틴아마이드를 이용한 줄기세포의 미분화 유지 및 체세포 역분화 효율 증진
    • 본 연구는 Nicotinamide가 포함된 배지 조성물이 효과적으로 미분화 상태를 유지하는데 기여하고, 이를 이용한 배양 방법이 다능성줄기세포의 배양기술을 획기적으로 개선할 수 있음을 보여주었다. Nicotinamide는 세포노화를 억제하고, 마이토콘드리아의 기능 향상을 유도함으로써 세포 증식 촉진을 통하여 역분화/리프로그래밍 효율을 증진시키는데 높이 기여할 수 있는 첨가물로 작용한다는 것을 확인하였다.
  • 마이토콘드리아 기능 조절을 통한 세포 운명 제어 기술 개발
    • 본 연구는 마이토콘드리아의 다이내믹스와 바이오에너제틱스 조절을 통해, 체세포 리프로그래밍이 증진되고 줄기세포성이 유지될 수 있음을 규명하였다. 특히, 마이토콘드리아의 구조 단백질인 Mfn1/2와 p53/p21 신호전달 간의 상관관계를 규명함으로써, 마이토콘드리아가 세포 운명 전환의 핵심인자가 될 수 있음을 제안하였다.
  • 인간 다능성 줄기세포에서의 Receptor tyrosine kinase 프로파일링을 통한 AXL kinase 기능 연구
    • Receptor tyrosine kinase (RTK)는 물질대사, 세포간 신호전달, 단백질 조절(protein regulation), 세포 수송, 분비 및 그 밖에 수많은 세포반응경로에 매우 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 degenerate PCR 기법 및 phospho-RTK array 분석을 통해 인간 역분화줄기세포 및 배아줄기세포에서의 다양한 RTK의 발현 패턴 및 인산화 패턴을 분석하였다. 그 중 분화된 줄기세포에서 발현량과 활성이 높은 AXL RTK의 저해에 의해 줄기세포의 전분화능이 유지되고, 역분화가 촉진됨을 보여주었고, phospho-proteome 분석을 통해 다양한 cell signaling pathway가 관여하고 있음을 확인하였다.
  • 환자-유래 역분화줄기세포를 이용한 희귀난치성 유전질환 GM1 gangliosidosis (강그리오사이드증) 질환 모델링 연구
    • GM1 gangliosidosis는 β-galactosidase (GLB1)의 결핍에 의해 GM1 ganglioside가 특히 중추신경계 세포의 lysosome에 축적됨으로써 신경퇴행성 증상을 유발하는 질환으로 현재 적절한 연구 모델 및 치료제가 없는 질환이다. 본 연구팀에서는 GM1 gangliosidosis 환자로부터 역분화줄기세포주를 제작하고 이를 신경세포로 분화함으로써 새로운 GM1 gangliosidosis 질환 모델을 제안하였다. 역분화줄기세포 기반의 GM1 gangliosidosis 모델을 통해 inflammasome pathway가 GM1 gangliosidosis 환자의 신경세포에서 활성화되어 있음을 확인하고, 특이적 저해제 사용에 의한 증상 완화 효과를 in vitro 및 in vivo에서 증명함으로써 새로운 질환 치료 전략에 대한 가능성을 보여주었다.
  • 질환관련 타겟 유전자 발굴 및 기능검증
    • 한국인 호발암(간암, 위암, 대장암)에서 발굴된 유전자의 기능검증을 통한 항암제 개발의 타겟 분자 도출 및 제시 : E2-EPF UCP, PTTG1, Enigma등
    • 신장질환에 있어 지방대사 유전자들의 기능검증을 통한 원인규명
  • 새로운 발암인자를 타겟으로 하는 항암제 개발
    • E2-EPF UCP의 효소 활성을 저해하는 저해제의 개발과 항암효능 검증을 통한 비임상 후보 물질 개발
  • 유전자 기능기반 유전자 치료제 개발
    • 표적 분자의 발현 조절 기반 항암유전자 치료제 개발: Ad.siPTTG1, AAV.TRAIL, Ad.siEnigma
    • HIF-1α를 안정화 시키는 허혈성 질환 유전자치료제 개발 : Ad.UCP
  • 3차원 생체유사 배양기법 기반 질환모델/ 약물 휴효성 평가모델 개발
    • 체외 3차원 종양모델 개발 : 간암세포주 기반 Tumor regression & metastasis model
    • 순환배양 기법 기반 약물 흡수/대사 평가 모델 개발
우수논문
  • Janghwan Kim (Corresponding) Cell Res. 24(1):126-9.
    • Small molecules enable OCT4-mediated direct reprogramming into expandable human neural stem cells
  • Cho-Rok Jung (First) Hepatology 43:1042-52.
    • Adenovirus-Mediated Transfer of siRNA against PTTG1 inhibit liver cancer growth in vitro and in vivo.
  • Cho-Rok Jung (First) Nature Medicine 12:809-16.
    • E2-EPF (ubiquitin carrier protein) UCP targets pVHL for degradation and associated with tumor growth and metastasis
  • Jung CR, Lim JH (First/Second) J Clin Invest. 120(12):4493-506.
    • Enigma negatively regulates p53 through MDM2 and promotes tumor cell survival in mice
  • Myung Jin Son (First) Cell Death Differ. 21(1):36-41.
    • Mitofusins deficiency elicits mitochondrial metabolic reprogramming to pluripotency
  • Mi-Young Son (First) Hum Mol Genet. 23(7):1802-16.
    • Comparative receptor tyrosine kinase profiling identifies a novel role for AXL in human stem cell pluripotency
  • Mi-Young Son (First) J Pathol. 237(1):98-110.
    • A novel human model of the neurodegenerative disease GM1 gangliosidosis using induced pluripotent stem cells demonstrates inflammasome activation.
  • Jung Hwa Lim (First) Molecular Therapy 20:778-87.
    • Adenovirus-mediated E2-EPF UCP Gene Transfer Prevents Autoamputation in a Mouse Model of Hindlimb Ischemia
  • Hyun Mi Kang (First) Nature Medicine 21:37-46.
    • Defective fatty acid oxidation in renal tubular epithelial cells has a key role in kidney fibrosis development