생화학분자생물학회

박혜령

중앙대학교 의과대학 생리학교실

hrpark@cau.ac.kr​

[연구자소개]

저는 연세대학교 생명공학과에서 학사 및 석사 학위를 취득한 후, 미시간 대학교(University of Michigan, Ann Arbor) 보건대학에서 독성학 박사 학위를 받았습니다. 이후 하버드 보건대학(Harvard School of Public Health)에서 약 5년 반 동안 박사후 연구원으로 재직하며 연구 역량을 쌓았고, 로체스터 대학 의과대학(University of Rochester, School of Medicine and Dentistry)에서 조교수(정년트랙)로 4년 동안 근무했습니다. 2025년 3월부터는 중앙대학교 의과대학 생리학 교실에 부교수로 임용되어 새롭게 출발을 했습니다. 

Figure 1. 연구 목표​

제 연구 목표는 태아 및 주산기의 환경적 요인과 유전적 요인의 상호작용이 모체의 건강과 아이들의 뇌 인지 및 행동 발달에 미치는 영향을 규명하는 것입니다. 특히 임신 중 모체에 미치는 환경적 요인이 태반의 형성과 기능, 태반 유래 세포외소포체(extracellular vesicles)에 미치는 영향, 이같은 변화가 뇌발달에 미치는 영향을 밝히고자 합니다. 이를 위해, in vitro 세포모델, in vivo동물모델, ex vivo 조직 모델을 활용하며, 분자생물학, 세포생물학, 생화학적 방법, 오믹스 분석, 역학 조사 등 다양한 접근법을 사용하고 있습니다. 연구를 통해 유전적 요인과 환경적 요인의 상호작용이 모체 및 아이들의 건강에 미치는 독성 메커니즘을 밝혀내고, 임신 관련 질환과 아동 발달 질환을 진단할 수 있는 새로운 지표 물질을 발견하고자 합니다. 궁극적으로는 개개인의 유전적 취약성과저항성을 고려한 맞춤형 예방 및 치료법 개발에 기여하고 싶습니다. 

[연구내용]

본 연구실은 태아의 신경계 발달과 모체-태아 간의 신호 전달 매개체인 태반의 역할에 주목하여 크게 세 가지 줄기의 연구를 수행하고 있습니다.

<세부연구과제 1. 신경줄기세포의 발달을 조절하는 새로운 유전 인자의 스크린 및 기능 규명>

지난 연구에서 Genome-wide CRISPR screen을 통해 소포체 스트레스(endoplasmic reticulum stress, ER stress)를 조절하는 단백질과 microRNA를 발굴했습니다 (Panganiban and Park et al., 2019). 특히 뇌에서 높게 발현되는 miR-124가 신경줄기세포를 환경스트레스로부터 보호한다는 것을 밝혔습니다 (Park et al., 2021). 이 연구 결과를 바탕으로 미국 국립 보건원에서 K99/R00 Pathway to Independence Award ($952,588)를 받았고, miR-124가 뇌신경세포의 기능과 ER stress 반응을 조절하는 기작을 규명하기 위해 추가 연구를 진행하고 있습니다.

최근RNA-seq을 이용한 신경줄기세포 전사체 분석을 통해 산화스트레스 반응을 조절하는 전사인자 NRF2의 새로운 표적 유전자(F2RL2, PANX2, TRIM16L)를 발견했고 (Park et al., 2024). 이 유전자들이 신경줄기세포의 증식, 분화, 사멸 및 활성 산소의 생성을 조절하는 것을 확인했습니다. 앞으로 이 유전자들의 생체 메커니즘을 추가로 규명하고, 쥐 모델에서 이 유전자의 발현이 뇌의 조직적 변화, 인지 및 행동 발달에 미치는 영향을 살펴볼 것입니다.

<세부연구과제 2. 태반과 태반 유래 세포외소포체가 모체와 태아에 미치는 영향 규명>

최근 single cell RNA-Seq을 이용한 쥐 태반의 전사체 분석으로 성별에 따라 차등적으로 발현되는 PRAP1 (proline rich acidic protein 1) 유전자를 발견했습니다 (Van Buren et al., 2024). 또한 PRAP1이 태반 세포를 환경 스트레스로부터 보호하는 역할을 하며, 세포의 증식, 사멸, 세포주기를 조절하는 것을 밝혔습니다. 앞으로 PRAP1 knockout (KO) 쥐 모델을 이용하여 모체의 스트레스가 태반 조직의 변화와 발달, 임신 및 출산 결과, 태아의 성장, 태아 뇌 조직의 변화, 뇌 인지/행동 발달 결과 등을 다각도에서 살펴볼 예정입니다. 또한 저희 연구팀은 태반에서 유래한 세포외소포체가 신경줄기세포의 증식을 증가시키고, 중금속과 같은 외부 스트레스로부터 신경줄기세포를 보호하는 역할을 하는 것을 발견하였습니다 (Unpublished data). 특히 세포외소포체 중 하나인 arrestin domain containing protein 1 (ARRDC1)-mediated microvesicles (ARMMs)가 항산화 반응 및 신경계 기능과 관련된 단백질을 다량 포함하고 있는 것을 확인했습니다. 현재 ARMMs를 생성할 수 없는 ARRDC1 KO 쥐모델을 이용하여 ARMMs가 태반의 조직학적 구조 및 기능, 임신 및 출산 결과, 그리고 신생아의 뇌인지 및 행동 발달에 미치는 영향을 종합적으로 살펴보고 있습니다.

<세부연구과제 3. 중개연구를 통한 질병 예방 및 치료 방법 모색>

앞선 두 프로젝트에서 얻은 in vitro, in vivo 실험 결과를 중개 연구에 적용하여 임신 관련 합병증과 아동의 발달 질환을 예방 및 치료하는 방법을 모색하는 것을 목적으로 합니다. 앞서 miR-124의 특정한 SNP (single nucleotide polymorphism)이 방글라데시 코호트의 영유아 인지발달점수과 상관관계가 있다는 것을 밝혔습니다 (Park et al., 2021). 로체스터 의과대학에서는 대규모의 임신 출산 코호트 연구가 진행 중이며 (ECHO-UPSIDE study), 사람의 태반 조직을 포함한 모체와 아이들의 생체 샘플과 정보가 보관되어 있습니다. 현재 이 코호트 내 태반의 PRAP1 발현과 유전형을 분석 중에 있으며, 태반 발달(조직, 크기, 무게), 임신, 출산 결과, 신생아의 발달(체중 및 키) 등과의 상관관계를 살펴볼 계획입니다. 장기적으로는 아이들의 신체 발달, 뇌 인지 및 행동 발달 등을 추적하여 관찰할 예정입니다.. PRAP1뿐만 아니라 이전에 발견한 다른 표적들(miR-124, F2RL2, PANX2, TRIM16L)에 대해서도 동물 모델과 사람의 생체 조직, 코호트 스터디를 통해 검증할 계획입니다. 마지막으로, 세포외소포체의 신호전달 역할을 활용하여 관련 질병의 치료 및 예방 방법을 개발하는 것을 목표로 하고 있습니다.

[연구진구성]

교수: 박혜령

연구원: 김영원, 이소정

[연락처]

박혜령 교수

주소: 서울시 동작구 흑석로 84 중앙대학교 의과대학 105관 105호

전화: 02-820-5602

E-mail: hrpark@cau.ac.kr

[대표논문]

1. Ethan Lewis, So Jeong Lee, and Hae-Ryung Park+ “Placenta-Derived Extracellular Vesicles in Fetal Health: Emerging Insights into Brain Development and Environmental Interactions” Experimental & Molecular Medicine (Accepted) 

2. Eric Daniel Van Buren, David Azzara, Javier Rangel-Moreno, Maria de la Luz Garcia-Hernandez, Shawn Murphy, Ethan Cohen, Ethan Lewis, Xihong Lin, Hae-Ryung Park+ “Single-Cell RNA-Sequencing Reveals Placental Response under Environmental Stress” 15:6549, Nature Communications (Aug 2, 2024) 

3. Hae-Ryung Park+, David Azzara, Ethan D. Cohen, Steven R. Boomhower, Avantika R. Diwadkar, Blanca E. Himes, Michael A. O'Reilly, and Quan Lu “Identification of Novel NRF2-Dependent Genes as Regulators of Lead and Arsenic Toxicity in Neural Progenitor Cells” Volume 463, 132906, Journal of Hazardous Materials (Feb 5. 2024)   

4. Ronald Panganiban*, Hae-Ryung Park*, Maoyun Sun, Maya Shumyatcher, Blanca Himes, and Quan Lu, “Genome-wide CRISPR Screen Identifies Suppressors of Endoplasmic Reticulum Stress Response and Associated Cell Death” 117(27):13384-13393, Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) (Jul 2, 2019) ​