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연구의 목적 및 내용
조혈모세포의 항상성을 적절하게 유지할 수 있는 특정 분화 상태의 골 내막성 niche (endosteal niche; osteoprogenitors)를 탐색하고, 프로테오믹스 등 오믹스기술을 이용하여 골 내막성 niche 분비단백체 및 세포막 단백체를 분석하여 골내막성 niche의 기능 강화 인자를 발굴하여, 조혈모세포의 niche 기능 강화 기술을 개발하고자 함.
연구개발성과
1. 분화 단계별 조골세포(골 내막성 niche)가 조혈모세포의 항상성에 미치는 영향 분석
(1) 마우스의 장골에서 골 내막성 조골세포 확보 및 골 분화 유도를 통한 분화 단계별 조골세포 분화 마커와 조혈모세포의 niche 특이 표지인자의 발현 양상 확인
(2) 마우스의 골수 유래의 중간엽 줄기세포의 분리 및 골분화 유도를 통한 분화 단계별 조골세포 분화 마커와 조혈모세포의 niche 특이 표지인자의 발현양상 확인
2. 골 분화 단계별 조골세포 niche의 분비단백질 전사체와 세포막 단백질 전사체 분석 및 조골세포 niche 기능 강화 후보인자 발굴, 검증 및 기전 연구
(1) Osx-GFP:Cre 마우스를 활용하여 HSC niche를 활성화 하는 최적 Niche 활성 인자를 규명함.
(2) NGS RNA-seq 기술로 최적 분화단계의 조골세포 niche의 분비단백질의 전사체와 세포막 전사체를 분석
(3) 활성화된 조골세포 niche에서 차등 발현된 단백질 검증 및 기전 연구
niche 기능 강화 후보인자로 분비단백질인 Cxcl5, Ccl4 등을 선정하고, Ccl4의 니치강화인자로서의 기능 연구를 수행함.
(4) DGCR8fl/fl:Col1a2.3kb 마우스에서 DGCR8 유전자가 hematopoiesis에 미치는 영향과 bone metabolism 확인
- DGCR8fl/fl(control)에 비해 DGCRfl/-:Col1a-2.3b (Hetero), Col1a-2.3kb cKO(DGCR8fl/fl;Col1-cre)에서 HSCs population이 감소되었고, 그 수도 감소하는 것을 확인하였으나 Hematopoietic lineage cell에서는 차이가 없었음.
3. 골 내막성 niche의 기능을 강화할 수 있는 후보인자의 동물모델 적용과 골 내막성 niche 강화 기술 개발
(1) 조골세포 분화 단계에 특이적으로 작동하는 발굴된 Cxcl5 유전자 K/O 마우스 동물모델을 제작하였으며 이를 활용하여 조골세포 niche 강화 단백질의 영향을 동물에서 검증
(2) 골 내막성 niche 기능 향상 인자를 제거한 동물모델을 통해 니치 강화 기술 개발에 활용
연구개발성과의 활용계획(기대효과)
- 골 분화 단계에 따른 조골세포 niche가 조혈모세포의 항상성에 미치는 영향의 검증을 통해 골 내막성 niche 강화인자로 선정된 분비단백질의 Cxcl5와 Ccl4 등 강화인자들과 제작된 Cxcl5-KO 마우스 동물모델은 후속연구에 활용할 수 있음.
- 조혈모세포의 niche로서의 역할이 증대시킬 수 있는 후보인자의 활성화 기술 개발을 통해 복잡한 조혈계 질병치료에 줄기세포 니치 연구 결과를 활용 할 수 있을 것으로 여겨짐.
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