연구실 소개
저희 분자발생유전공학 연구실은 생식세포의 분화 기전 및 난임 치료를 위한 방법을 주로 연구하고 있습니다. 본 연구를 위해 생식세포에 특이적으로 발현하는 유전자를 발굴하고, 유전자의 생리적 기능을 밝히기 위해 생식세포 특이적인 유전자결핍 (cKO; Conditional Knock-out) 생쥐 모델을 제작하여 실험에 이용하고 있으며, 이외에도 생쥐의 정자와 난자를 이용하여 in vitro maturation (IVM) 및 in vitro fertilization (IVF) 기술을 사용하여 생식세포 및 배아단계에서 연구를 진행하고 있습니다. 또한 줄기세포와 유전자 가위 시스템을 이용하여 난임 및 질병을 극복하기 위한 연구를 진행하고 있습니다.
주요 연구 목표
1. 배아 발달 및 배아 착상에 관여하는 인자 발굴과 분자기전 이해를 통해 난임 및 불임 질병의 원인을 규명하고, 극복 및 치료 방법 개발
2. 발굴된 새로운 인자의 생리적 기능을 밝히기 위해 필요한 최적의 유전자조작 시스템을 확립하고 다양한 Knock-out 모델 개발
3. 면역원성 제어 기반 범용 줄기세포주 개발을 통해 향후 광법위한 줄기세포 치료제 및 장기 개발의 기초 연구를 제공
주요 연구 분야
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난임/불임 연구
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생식세포의 분화 발달 조절 인자 발굴 및 신호 연구
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생식세포는 부모의 정자와 난자가 합쳐진 수정란으로부터 개체가 발생과정을 거치는 동안 생식세포의 운명을 부여받은 세포 (원시생식세포, primordial germ cells)가 발달중인 생식소로 이동한 후 일정한 과정을 거쳐 난원세포 (oogonia) 또는 정원세포 (spermatogonia)로 분화한다. 난원세포와 정원세포는 유성생식을 하는 생물에서 생식활동을 통해 자손을 만드는 특수한 능력을 보유한 세포로써 생식소 내에서 분화와 성숙을 완성하며, 이것이 바로 난자와 정자가 된다. 이들 생식세포는 새로운 개체를 형성하는데 필요한 유전정보를 제공한다. 본 연구실에서는 주로 난소 내에서 생식세포의 분화와 발달에 대한 연구를 진행하고 있다.
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난포 형성에 관한 연구
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난소 내 원시생식세포는 태어나기 전에 난모세포와 난모세포의 하나인 과립세포 (granulosa cells)로 둘러쌓여 하나의 원시난포 (primordial follicle)를 형성한다. 개체가 태어나면서 이들 원시난포는 분화와 발달을 통해 primary, secondary, ~ antral follicle로 발달하여 배란으로 이어지며 난소에서 난자를 방출하게 된다. 이러한 일련의 분화와 발달은 여러가지 조절인자와 호르몬에 의해서 조절되지만 아직까지 초기 난포발달에 대한 연구가 많이 진행되지 않았다. 본 연구실에서는 이들의 발달과 분화에 관여하는 새로운 유전자를 발굴하고 분자기전에 대한 연구를 진행하고 있다.
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자궁내막 미세환경 조절 인자 발굴 및 분자기전 연구
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자궁내막은의 상피세포 (epithelial cell)와 기질세포 (stromal cell)은 난소 호르몬인 에스트로겐과 프로게스테론의 영향을 받아 증식 및 세포사멸을 반복하게 된다. 이를 사람에서는 월경 주기 (menstrual cycle), 생쥐에서는 발정 주기 (estrous cycle)라고 한다. 본 연구실에서는 이러한 자궁내막의 미세환경을 조절하는 인자 및 호르몬과의 상관관계, 분자기전을 밝히기 위한 연구를 진행하고 있다.
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항암제가 여성의 생식세포에 미치는 기전 및 항암치료시 여성의 가임력 보존 방법 개발 연구
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여성 생식기관인 난소는 미성숙 난포형태로 일정 개수 (생쥐의 경우 약 100만개 추정)의 난자를 가지고 태어나며, 생식활동이 가능한 사춘기 이후 특정 신호에 의해 정교한 형태로 소수의 미성숙 난포가 활성화되고 성숙되어 난자가 배란된다. 최근 여성 암환자의 항암 치료시 난소 내 미성숙 난포의 동시다발적인 활성화 및 사멸에 의해 난소기능부전 및 젊은 나이에도 조기 폐경이 유도된다는 연구가 보고된 바 있다. 본 연구실에서는 동물실험을 통해 여성 암에 많이 쓰이는 백금계 항암제가 조기난소부전을 강하게 유도한다는 사실을 확인했고, 이러한 형상이 강력한 산화반응에 따른 활성산소 및 부차산물에 의한 것이라는 것을 확인했다. 따라서 그에 대한 보조제로 강력한 항산화제인 멜라토닌 및 그렐린을 공동 투여할 경우 미성숙 난포의 보존 및 생식력 보존이 가능하다는 연구를 보고했다. 이러한 연구를 거듭 진행하여 향후 항암치료를 받는 소아 및 가임기 여성의 난소를 보호함으로써 완치 후 삶의 질을 향상시키고 생식력 보존에 크게 기여할 것으로 생각된다.
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질환동물 및 유전공학
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유전자기능 연구를 위한 Knock-out 생쥐모델 개발 및 분석 연구
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생식세포가 난자나 정자로 분화 및 발달을 하기 위해서는 각각의 특이적인 유전자들이 관여한다. 그러나 생식세포 초기 발달에 필요한 유전자들에 대한 연구가 아직까지 많이 진행되어 있지 않다. 본 연구실에서는 기존의 database system과 본 연구실에서 행한 microarray data를 이용하여 생식세포 특이적으로 발현하는 유전자들을 발굴하였다.
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조직특이적 연구를 위한 conditional knock-out 생쥐모델 개발 및 분석 연구
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본 연구실에서 발굴한 유전자들에 대해 각각 유전자의 생리적 기능을 연구하기 위해 생식세포 특이적 유전자 결핍 생쥐를 제작하고 그 표현형을 분석하고 있다.
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최적의 유전자 제어 및 표적 시스템 개발 연구
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줄기세포 연구
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줄기세포와 유전자 교정을 통한 유전질환 환자 치료법 개발
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많은 의학의 발전에도 불구하고 아직까지 적절한 치료법이 없는 난치 질환들이 존재한다. 최근 유전자 돌연변이에 의한 질환들의 치료를 위하여 줄기세포를 적용하거나 유전자 치료를 통해 잘못된 유전자를 정상 유전자로 치환함으로써 유전질환을 치료하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구실에서는 유전질환을 가지고 있는 환자의 체세포로부터 만능 줄기세포를 유도하고, CRISPR/Cas9 system을 사용하여 잘못된 유전정보를 정상 유전자로 치환한 줄기세포를 생산하여 유전자 교정을 통한 세포 치료에 대한 방법을 연구하고 있다.
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