생화학분자생물학회

에피지놈 다이나믹스 제어 연구센터

Epigenome Dynamics Control Research Center, EDCRC 

Ⅰ​. 설립배경​

에피지놈 다이나믹스 제어 연구센터(Epigenome Dynamics Control Research Center, EDCRC)는 성균관대학교 약학대학에 소재하고 있다. 본 센터는 2010~2019년 동안 에피지놈 제어 연구센터 (RCER) 사업 수행 완료에 이은 2019년 과학기술정보통신부 및 한국연구재단의 선도연구센터 (MRC) 사업 재선정으로 시작되었다.

본 센터에서는 질환 특이적 에피지놈 도메인을 도출하고, 다양한 에피지놈 다이나믹스를 분석하여 질환의 근본적인 메커니즘을 규명하고자 한다. 또한 새로운 인간 질환 모델링 시스템 구축을 통하여 질환 특이적 에피지놈 다이나믹스를 조절할 수 있는 에피지놈 제어 물질을 발굴하고자 한다.

Ⅱ​. 연구목표

1. 연구목표​​​

Next Generation Sequencing (NGS)기술의 발전으로 기존 단일 유전자의 에피지놈 분석 뿐만 아니라 대규모 유전자 그룹을 통합적으로 관리하는 에피지놈 도메인(Super Enhancer, Lamin Associated Domain LAD, Topologically Associating Domain TAD 등)의 존재가 밝혀지고 있다. 이러한 에피지놈 도메인의 활성 변화(Epigenome Dynamics)에 따른 도메인 간의 정밀한 유전자 발현 조절이 생명활동의 필수적인 새로운 메커니즘으로 알려지고 있다.

본 연구센터에서는 난치성 질환(대사질환, 심질환, 알츠하이머 치매)에서의 대규모 에피지놈 다이나믹스를 분석하여 질환의 근본적인 메커니즘을 밝히고자 한다. 또한, 최신의 역분화 인간 줄기세포 기술 기반으로 인간 기반 질환 모델을 구축하고, 에피지놈 제어 물질 스크리닝 시스템 및 에피지놈 다이나믹스 제어 물질을 확보하여 난치성 질환에 적용 하고자 한다.

2. 연구내용​​

본 연구센터에서는 에피지놈 다이나믹스의 메커니즘을 연구하는 1그룹, 인간중심의 질환 모델링구추하는 2그룹, 다이나믹스 제어 플렛폼을 개발하는 3그룹으로 구성되어 있으며 다핵제간의 융합 연구모델을 통하여 난치성질환의 에피지놈 다이나믹스에 대한 기전 연구와 이를 제어할 수 있는 원천기술을 확보하고자 한다.

1. 에피지놈 다이나믹스 메커니즘 연구

- 대사질환 환자 모델링 시스템에서의 에피지놈 도메인 분석 및 에피지놈 다이나믹스 규명

- 심근질환 특이적 에피지놈 도메인 발굴 및 조절 기전 규명

- 알츠하이머 치매 질환에서의 에피지놈 다이나믹스 제어 기전 규명

- 대사질환, 알츠하이머 치매 질환, 심근질환 등 각종 질환관련 유전자 발현 기전 규명

2. 에피지놈 다이나믹스 연구를 위한 인간 중심 질환 모델링 시스템 연구

- 역분화 줄기세포(iPSC)를 이용한 각종 질환 모델링 시스템 구축

- 배아줄기세포(ESC) 및 환자 유래 iPSC로부터 심근세포, 신경세포 및 지방세포 분화 프로토콜 정립 및 질환 모델 구축

- 대사 및 심근 질환 환자의 시료 확보를 통한 실제 환자에서의 에피지놈 질환 모델 검증

- 알츠하이머 치매 환자의 시료 확보를 통한 실제 환자에서의 에피지놈 질환 모델 검증

- NGS 분석을 통한 에피지놈 도메인 구조 분석 및 확보

3. 에피지놈 다이나믹스 제어 플랫폼 개발

- 에피지놈 다이나믹스 제어 물질 라이브러리 구축

- iPSC 기반 에피지놈 다이나믹스 제어 물질 스크리닝 시스템 확립

- Big data 기반 구조분석 및 가상 스크리닝 플랫폼 구축

- 에피지놈 다이나믹스 제어 물질 전달 시스템 구축

Ⅲ​. 기대효과 및 전망​

대규모 유전자 발현을 통합적으로 조절하는 에피지놈 다이나믹스를 분석하여 질환 특이적 에피지놈 도매인을 규명함으로서 질환의 근본 메커니즘을 이해하고자 한다. 이러한 새로운 방식의 연구는, 기존의 단일 유전체를 타겟으로 이해해온 질환 메커니즘 연구의 한계를 극복하는 창의적인 연구 내용으로, 이를 통하여 에피지놈의 질환연구에 새로운 패러다임을 제시하고자 한다.

기존의 신약개발 방법의 문제점(인간 기반 질환 모델링의 어려움 등)을 해결하기 위해, 환자로부터 유도만능줄기세포를 제작하고 이를 이용하여 환자/질환 특이적인 인간 질환 모델을 구축하고자 한다. 이를 통하여 기존 동물모델에서 확인한 다양한 한계점을 극복하여 여러 난치성 질환(심질환, 대사질환, 알츠하이머 치매)의 근본적 치료제 개발에 기여하고자 한다.

해당 분야의 최신 기술(역분화 및 NGS 기술, in silico 스크리닝 플랫폼 및 화합물 라이브러리 구축, 질환 조직 특이적 약물전달법) 및 정보(난치성 질환에서의 에피지놈 다이나믹스 제어 단백질 타겟 다수 확보)를 유기적으로 연결하고 기초연구분야, 임상의, 산업체등의 다학제간 융합연구 시스템을 확립함으로써, 혁신 의약품 개발 시스템의 기반을 제시하고자 한다.