지방세포 내 엔도트로핀 축적에 의한 새로운 당뇨 기전 규명 [Metab.-Clin. Exp.]

학술웨비나 개최완료

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2023년 09월 07일 (목) 오전 10시
오지영(UNIST)
High levels of intracellular endotrophin in adipocytes mediate COPII vesicle supplies to autophagosome to impair autophagic flux and contribute to systemic insulin resistance in obesity

Metab.-Clin. Exp., 2023 Jun 10;145:155629 | https://doi.org/10.1016/j.metabol.2023.155629

개요

							세포외 기질에서 유래한 엔도트로핀(endotrophin) 단백질이 지방세포 내로 들어가서 자가포식을 제어한다는 내용으로 비만 관련 대사성질환의 새로운 기전을 최초로 밝힘.

Adipocyte(지방세포), obesity(비만), autophagy(자가포식)

세미나 영상

개최 완료

학술웨비나

DNA 복제 스트레스 해소과정에서 NSMF에 의한 RPA인산화 촉진 메커니즘 [Nucleic Acids Res.]

진핵 세포에서 단일 가닥 DNA (single-stranded DNA, ssDNA) 결합 단백질인 Replication Protein A (RPA)는 다양한 결합 모드로 ssDNA와 상호작용하고 DNA 복제, DNA 손상 복구와 같은 DNA 대사에서 필수적인 역할을 합니다. 세포는 다양한 요인에 의해 DNA 복제 과정이 저해될 수 있고 이를 복제 스트레스라 부릅니다. 복제 스트레스가 발생하면, ssDNA상에 RPA가 축적되고 축적된 RPA의 인산화는 복제 스트레스 해소 과정에서 중요한 역할을 합니다. 최근에 복제 스트레스 발생하면, N-methyl-D-aspartate receptor synaptonuclear signaling and neuronal migration factor (NSMF)가 ataxia telangiectasia and RAD3-related (ATR) 인산화 효소를 통해 RPA의 인산화를 촉진한다고 보고되었습니다. 그러나 NSMF가 어떻게 복제 스트레스 해소 과정에서 RPA인산화를 촉진하는지에 대한 분자적 기전은 밝혀져 있지 않았습니다. 본 연구팀은 생화학 및 분자생물학적 기법, 세포 기반 실험들을 통해, NSMF에 의한 RPA인산화 촉진 메커니즘을 규명하였습니다. NSMF가 ssDNA상의 RPA를 재배열하여 RPA와 ssDNA의 결합을 더 안정적인 결합 모드로 바꿔주는 것을 확인했습니다. NSMF에 의해 RPA가 안정적으로 ssDNA와의 결합하게 되면 ATR에 의한 RPA의 인산화가 촉진되는 것을 입증하였습니다. 본 연구 결과는 DNA 복제 해소와 관련된 분자 기전을 규명함으로써, 암, 신경 질환, 및 노화와 관련된 질병 치료에 기여할 수 있을 거라 기대되어 집니다. DNA 복제 스트레스, RPA (단일나선 DNA 결합 단백질), NSMF
- 일시
  
  2023년 09월 21일 (목) 오전 11시
- 연사
  
  강유진(UNIST)
학술웨비나

생쥐배아줄기세포 모델에서 두 가지 유형의 대안적인 텔로미어 유지 기전에 대한 multi-omics 분석 [Nucleic Acids Res.]

세포가 복잡한 생명 현상을 발현하는데 가장 근간이 되는 것은 유전체라는 생명의 설계도이며, 유전체를 안정적으로 보호하고 유지하는 것은 유전 정보의 보존을 위해 필수적이다. 진핵생물의 선형 염색체는 본질적으로 끝 부분을 완전히 복제할 수 없기 때문에 텔로미어라는 핵산-단백질 구조를 통해 세포의 분열 수명을 조절하고 더 나아가 유전체의 안정성에 기여한다. 대안적인 텔로미어 유지기전(alternative lengthening of telomere, ALT)는 텔로머레이즈에 의존하지 않고 텔로미어 길이를 유지하는 현상을 총칭한다. ALT는 인간 암세포와 자연 종에서 널리 발견된다. 현재까지 ALT는 크게 두 유형으로 구분되는데 유형1은 비-텔로미어 서열(mouse template for ALT를 줄여서 mTALT로 명명)을 염색체 끝 부분에 가지고 있으며, 유형2는 오로지 단순반복서열로만 텔로미어를 구성하고 있다. 본 연구에서는 생쥐배아줄기세포에서 발견된 두 유형의 ALT 세포들에 대해 멀티-오믹스 접근법(유전체, 전사체, 단백질체, 후생유전체 분석)을 사용하여 두 유형의 ALT의 특성이 어떻게 그들의 운명을 반영하고 있는지 밝혔다. 가장 흥미로운 발견은 전사체 및 단백질체 수준에서 관찰했을 때, 유전자 발현의 변화가 각 유형의 ALT의 핵심적인 성격을 반영하고 있다는 것이다. 유전자 발현의 측면에서 유형1과 유형2 ALT 세포 라인의 가장 뚜렷한 특징은 각각 염색질 리모델링(chromatin remodelling)과 DNA 수리(DNA repair)였다. 본 연구는 포유류 모델에서 두 유형의 ALT를 밀접하게 비교한 최초의 사례로써, 동일한 출발점을 가진 세포들이 생존을 위해 선택할 수 있는 경로의 가변성에 대한 통찰을 제시했다. 이러한 결과는 세포가 운명을 바꾸는 가장 극적인 사례인 리프로그래밍이나 암 발생 과정에 대해서도 중요한 단서를 제공해 줄 것이다.
- 일시
  
  2023년 09월 19일 (화) 오후 02시
- 연사
  
  성상현(서울대학교)
학술웨비나

오가노이드 모델을 이용한 식도편평세포암의 발생에 필수적인 유전자 변이 연구 [Gastroenterology]

최근 식도 편평세포암(ESCC)에서 유전적 이상을 확인하는 연구들이 활발히 진행되고 있습니다. 하지만 이들 유전자가 실제로 ESCC 발생을 유도하는 원인인지 혹은 단지 유전자 변이의 축적에 따른 결과인지는 알려져 있지 않았습니다. 이에 따라 우리는 ESCC 발생에 가장 빈번한 유전자 변이를 9개의 종양억제유전자들을 우선 확인하고 CRISPR/Cas9를 기반으로 한 유전자 제거 (Knock out, KO)기법을 사용하여 오가노이드에서 이들 9개의 종양억제 유전자들을 차례대로 제거하는 실험을 진행했습니다. 오가노이드는 실제 조직과 비슷한 3차원 구조를 가진 미니어쳐 모델입니다. 이 모델은 실제 조직의 기능과 특성을 효과적으로 모방하여 인체에 대한 이해를 깊이 있게 연구할 수 있는 유용한 도구입니다. 우리는 여러개의 유전자의 KO을 결합함으로써 32개의 유전자 조작 오가노이드 세포주를 확립하고 ESCC 발생을 주도하는 주요 유전자를 확인할 수 있었습니다. 실험 결과, 특정 유전자를 제거한 유전자 조작 오가노이드는 비정상적인 세포증식과 함께 다른 조직으로의 침습적 특성을 나타내는 등 종양세포와 유사한 특성을 보였습니다. 또한, 우리는 단일세포 RNA 시퀀싱(single-cell RNA sequencing, scRNA-seq)을 통해 세포의 전사체 정보를 분석했습니다. 우리는 유전자 조작 오가노이드와 정상(WT)을 비교 분석하였고, 이를 통해 유전자 조작 오가노이드는 세포분화과정의 다양성 (cell lineage heterogeneity)이 증가하고, 세포증식 관련 유전자 발현이 증가한다는 것을 확인하였습니다. 특히, 우리가 확인한 유전자 조작 오가노이드는 실제 ESCC 환자들 중 약 44%와 유사한 특성을 갖는다는 사실을 scRNA-seq을 통해 다시 밝혀냈습니다. 유전자 변이 오가노이드 모델, 단일세포 전사체 분석, 식도편평세포암 요약하자면, 우리의 연구는 주요 종양억제 유전자 (TP53, CDKN2, NOTCH1)의 손실이 식도 종양형성과 ESCC 초기에 면역 회피를 유발한다는 것을 밝혀냈고, 향후 ESCC 환자들을 대상으로 하는 치료에서 맞춤형 치료에 필요한 토대가 될 것으로 기대하고 있습니다.
- 일시
  
  2023년 09월 15일 (금) 오전 10시
- 연사
  
  고경필(The University of Texas MD Anderson Cancer Center)
학술웨비나

자폐증에 동반되는 뇌전증의 원인과 효과적 치료 전략 제시 [Nat. Commun.]

자폐스펙트럼장애는 사회적 상호작용 및 의사소통 능력 저하와 반복 행동을 보이는 신경 발달 장애입니다. 유병률은 계속해서 증가하여 최근 국내 유병률은 약 2.8% 에 이르렀지만, 구체적인 발병 메커니즘에 대해서는 아직 밝혀진 바가 없습니다. 자폐스펙트럼장애는 동시에 다른 증상들을 동반하는데, 환자의 약 30%가 뇌전증 증상을 보입니다. 본 연구에서는 자폐스펙트럼 장애 유전자 이면서 최근 뇌전증 환자에서도 관찰된 유전자 중 하나인 Ank2가 생쥐에서 어떻게 뇌전증을 유발하는지에 대하여 밝혔습니다. 저희는 ANK2의 결손이 pyramidal neuron의 구조적 변화를 통해 excitability 을 조절하는 potassium channel의 양을 감소시킴으로써 자폐 관련 뇌전증 증상을 유발하며, potassium channel 활성화가 자폐 관련 뇌전증의 새로운 치료책으로 활용될 수 있음을 보여주었습니다. Autism spectrum disorder (ASD), Epilepsy, Excitability
- 일시
  
  2023년 09월 14일 (목) 오후 03시
- 연사
  
  오효선(기초과학연구원 (IBS) 시냅스 뇌질환 연구단)
학술웨비나

환자맞춤형 splice-switching oligonucleotide 치료를 위한 프레임워크 [Nature]

최근 유전체 시퀀싱 기술의 향상으로 인해 희귀질환의 유전적 진단율이 높아지고 있습니다. 이로 인해 희귀질환의 원인이 되는 특정 유전자 또는 유전변이를 찾을 수 있으며, 이를 기반으로 환자맞춤형 약물 개발 연구가 활발하게 이루어지고 있습니다. 이번 발표에서는 본 연구팀이 ataxia-telangiectasia라는 희귀질환 코호트에서 전장 유전체 시퀀싱 (whole-genome sequencing)을 시행하여 체계적으로 질병유발 변이를 찾고, 그 중 환자맞춤형 splice-switching oligonucleotide 치료가 가능한 변이들을 발굴한 연구의 방법과 내용을 소개할 예정입니다. Individualized therapy, Whole genome sequencing, Antisense oligonucleotides
- 일시
  
  2023년 09월 13일 (수) 오전 10시
- 연사
  
  우시재(KAIST)
학술웨비나

혈구 전구세포 수준에서의 에피제네틱 스크립팅에 관련된 단핵구 기능의 제한된 가소성[Blood]

골수세포의 이종성은 알려져 있지만, 이것이 세포 내적인 것인지 환경적으로 조절되는 것인지는 여전히 명확하지 않습니다. 본 연구에서는 골수세포 분화를 일시적으로 정지시키는 유도/가역 시스템을 사용하여 클론별 특징을 정의하고, 분자적인 특징이 다른 하위 집합으로 모노사이트를 군집화시키는 것을 확인했습니다. 이러한 하위 집합은 고전적/비고전적 분류와는 상이한 특성을 가지며, 균형 유지, 방사선 후, 감염 스트레스와 같은 상황에서도 변화하지 않는 제한된 특성을 가졌습니다. 오히려 그들의 기능적인 운명은 과립구-모노사이트 또는 모노사이트-전구세포 수준에서 수립된 염색체 접근성에 의해 제한되었습니다. 일차 모노사이트 하위 집합은 생체 내에서 다양한 감염성 요인을 통제하는 능력이 다릅니다. 따라서 모노사이트는 기원 전구세포의 에피게놈에 의해 정의된 기능적으로 제한된 하위 유형의 이종 집단이며, 이들은 제한된 가소성을 가지고 다른 하위 집합으로 전환하기 위해 생리학적 도전에 의해 차별적으로 선택됩니다.
- 일시
  
  2023년 09월 12일 (화) 오전 11시
- 연사
  
  이수정(Harvard University)
학술웨비나

해마의 해위영역인 Dentate Gyrus가 환경의 변화를 인식하는 방법 [Cell Reports]

뇌의 해마부위 (hippocampus)에는 외부의 특정 공간을 인식하는 장소세포 (place cells)가 존재하는데, 이 장소세포들은 공간의 변화에 따라서 활성화 정도를 변화시킴으로써, 우리의 뇌가 외부환경의 변화를 인지하는데 도움을 줍니다. 해마부위는 CA1, CA3, 그리고 Dentate Gyrus라는 하부영역이 존재하는데, 이중에서 dentate gyrus는 독특한 특성을 지니고 있습니다. 다른 하부영역과 달리, dentate gyrus에는 mossy cells과 granule cells이라는 두종류의 excitatory cells이 존재하고 있습니다. 이 두 종류의 세포들이 어떻게 환경을 인지하는지 상반된 연구결과들이 보고됐습니다. 이번 연구에서 저는 Machine learning 방법과 in vivo extracellular recording 방법론을 이용해서, granule cells과 mossy cells이 환경의 변화에 따라 변화된 활성화 정도를 보이지만, 각각 다른 체계를 통해서, 외부환경변화 인식에 이바지한다는 사실을 발혀냈습니다. dentate gyrus, place cells, remapping
- 일시
  
  2023년 09월 11일 (월) 오전 10시
- 연사
  
  김상훈(University of Pennsylvania)
학술웨비나

신규 다발골수종 환자를 위한 최적치료제 선별을 지원하는 기계학습 모델의 개발 [npj Precision Onc.]

신규 다발골수종 환자의 생존과 예후를 위해서는 최적의 1차 치료를 선별하는 게 중요합니다. 본 연구에서는 신규 다발골수종 환자 중 자가조혈모세포 이식 비대상자에게 적용할 수 있는 bortezomib+melphalan+prednisone과 lenalidomide+dexamethasone 치료법 중 최적의 regimen 선별을 지원하는 기계학습 모델을 개발하였습니다. 개발한 모델은 각 환자가 VMP와 RD 중 하나로 치료하였을 때 조기사망 확률과 최적반응 확률을 예측함으로써 최적의 치료제 선별을 돕습니다. 모델은 총 514명의 국내 환자 데이터로 학습되었고, 192명의 다국가 및 다기관 환자 데이터로 검증하였습니다.
- 일시
  
  2023년 09월 08일 (금) 오후 02시
- 연사
  
  구자민(임프리메드코리아)
학술웨비나

DNA 기반 생광물화 기술 및 3D 프린팅 기술을 활용한 당뇨성 환부 맞춤형패치 개발 [Adv. Sci.]

본 연구에서는 회복 지연 현상이 발생하는 당뇨성 창상 치료를 위하여 연어의 정자와 해조류에서 추출한 조직재생 물질 PDRN에 무기물질 실리카를 해면류처럼 생광물화한 DNA 제재를 하이드로젤 기반 3D 프린팅 기술에 도입한 맞춤형 패치를 개발하였습니다. 이러한 패치 개발을 위하여 사용된 여러 재료들의 특성과 효율적인 3D 프린팅을 위하여 도입한 머신러닝 기술을 간략히 소개하고 최종 개발된 맞춤형 패치의 우수한 조직 재생 능력에 대하여 말씀드리고자 합니다. DNA 기반 생광물화, 머신러닝 기반 3D 프린팅, 당뇨성 창상 치료 패치
- 일시
  
  2023년 09월 07일 (목) 오후 02시
- 연사
  
  이현(가톨릭대학교)
학술웨비나

혁신적인 뇌혈액장벽 우회 뇌약물전달 기술로서의 두개골내 약물투여 [Bioeng. Transl. Med.]

중추신경계 치료제 개발의 낮은 성공률의 주원인은 뇌혈액장벽 (Blood-brain barrier, BBB)입니다. 뇌 혈관 내피 세포 사이에 형성된 단단한 접합부인 BBB는 뇌를 보호하기 위하여 외부 물질의 침투를 막는데 이는 약물의 유입까지도 제한하여 뇌세포로 약물의 투약을 어렵게 하기 때문입니다. 최근 연구에 따르면 두개골 골수와 수막(meninges) 사이에 직접적인 혈관 채널이 존재하여 골수 세포와 림프 세포가 이동할 수 있음이 밝혀졌습니다. 본 세미나에서는 이러한 직접 채널이 두개골 골수에서 뇌로의 약물 전달을 허용할 수도 있다는 가설을 바탕으로 뇌혈액장벽 우회 두개골 골내 약물투여경로의 탐색 및 혁신적인 뇌약물전달 기술로서의 가능성을 검증한 연구결과를 발표하도록 하겠습니다. 이 연구에서 BBB 우회 경로를 통한 뇌 약물 전달을 위한 새로운 접근 방식으로서 두개골 내 투여 (intracalvariosseous [ICO])를 처음으로 제안하였습니다. ICO를 시뮬레이션하기 위해 마우스 두개골을 얇게 박화한 후 다양한 화합물을 적용하였습니다. 놀랍게도, 연구결과는 두개골이 뇌로의 약물 침투에 대해 완전히 불투과성이 아니며 테스트된 화합물이 전신 투여 (IV)보다 ICO에 의해 수십에서 수백 배 더 높은 뇌 조직에 도달함을 나타냈습니다. 이는 ICO 후 뇌로의 약물 진입이 IV와는 다른 방식으로 처리되며 두개골에서 뇌로의 BBB 우회 경로에 대한 역할을 제안함을 나타냅니다. 이러한 두개골내 약물투여는 뇌 질환의 효과적인 치료를 위한 혁신적이고 뇌혈액장벽 우회 뇌약물전달 기술이 될 것입니다. 두개골내 약물투여, 뇌혈액장벽 우회 경로, 뇌약물전달
- 일시
  
  2023년 09월 06일 (수) 오전 10시
- 연사
  
  강지희(가천대학교 약학대학)