I. 제목
후성유전적 조절을 통한 인간배아줄기세포의 유지와 분화조절 기전 연구
Ⅱ. 연구개발의 목적 및 필요성
후성 유전체학은 DNA의 변형없이 DNA 메틸화, 히스톤 단백질의 아세틸화, 메틸화, 인산화, 그리고 유비큐틸화 등에 의한 히스톤 변형 및 뉴클레오좀으로 이루어진 염색체 구조 및 응축과정, 핵질과 염색질의 상호작용 등을 유전체 단위에서 연구하는 학문임.
줄기세포분화유도기술 분야중 순수 분화 유도 기술과 전이/역분화 유도/제어기술의 개발은 고부가가치 미래 유망 분야임. 특히 후성 유전학을 이용한 분화 제어기술의 개발은 전세계적으로 시작단계에 불과하므로 심층 연구의 필요성이 제기되며 미래에 고부가가치 산업으로 성장할 것으로 예상됨. 또한, 줄기세포를 이용한 후성유전학 전공 후학을 양성할 수 있는 기회를 제공하고 사회 전반적인 후성유전학의 이해를 확산시킬 수 있음.
Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
줄기세포의 self renewal 과 전분화능의 유지는 치료 목적의 스템세포의 대량 생산과 분화 조절 제어 기술 개발을 위해 매우 중요한 과정이다. 우리는 줄기세포의 분화 조절과 전분화능에 결정적인 역할을 수행하는 Nanog를 비롯한 분화관련 유전자들의 기능을 생화학적 분자생물학적 방법론으로 연구함으로써 스템세포 분화 제어기술의 체계적인 이해를 돕고자 한다.
줄기세포 분화 관련 유전자들의 기능에 대한 수많은 연구에도 불구하고 아직까지 후성 유전학적 특성 및 크로마틴 구조에 대한 연구는 매우 미진한 결과 우리는 다음과 같은 연구를 제안하고자 한다.
첫째, 공동연구를 위한 인간배아줄기세포를 대량생산하고 유지하며 세부 연구팀에 안정적으로 공급하며 인간배아줄기세포를 특정 세포 타입 (혈관내피세포, 간세포, 신경세포)으로 분화하는 프로토콜을 확립함.
둘째, 줄기세포의 유지에 중요한 단백질들을 발현하고 이를 동정하여 이들의 분자 기전을 밝히고자 함.
셋째, 줄기세포 유지에 중요한 유전자들의 후성유전학에 관련된 단백질체에 의한 투기 단백질 변형 (PTM. post-translational modification) 기전을 이해하고자 함.
넷째, 앞서 얻어진 기초적인 자료를 이용하여 줄기세포 유지에 중요한 단백질의 PTM의 변형에 의한 줄기세포 유지 기전을 이해하고자 함.
Ⅴ. 연구개발결과의 활용계획
향후 줄기세포의 역분화 (iPS) 기술과 접목이 가능한 기전연구에 기초자료로 활용할 예정임.
줄기세포 유지에 중요한 후성 유전학적인 바이오마커 개발에 기초 자료로 활용할 예정임.