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세포면역학 연구실 (Lab of Cellular Immunology) 소개

 

포스텍 세포면역학 연구실은 동물의 생리학에 기반한 면역반응 및 관련된 질환들을 세포 수준에서 연구하는 연구실입니다. 동물의 면역세포들은 일·이차 면역기관(primary & secondary lymphoid organs)에서 발생하여 개체의 장기들을 순환하며 체 내에서 일어나는 생체방어를 책임지고 있습니다. 따라서 면역반응의 원리와 영향을 올바로 이해하기 위해서 우리 연구실은 먼저 인간의 생리학(physiology)에 기반한 질문을 던지고 이를 면역학의 관점에서 생쥐 모델과 인간 샘플을 사용해서 풀어나가는 연구를 수행하고 있습니다. 우리 연구실의 연구 방향에 대한 이해는 최근 연구실에서 게재한 두 편의 논문이 잘 설명하고 있습니다.

 

[Published Research]

  • 2019년 Blood 저널에서 발표한 연구는 장내 미생물(gut microbiota) 유래 인자의 전신적인 순환, 이를 인식하는 특별한 면역세포, 그리고 이를 통해 조절되는 생리학적 현상을 연구했습니다. 이 연구는 어떻게 장(, intestine)이라는 제한된 공간에 존재하는 미생물들이 체 내의 전신적인 면역반응을 조절할 수 있는가?”라는 단순한 질문에서 출발했습니다. 연구의 결과로 미생물 유래 인자(microbe-derived molecules)들이 혈류를 통해 대부분의 장기들로 유입되고, 장기의 대식세포(macrophages) 계열 세포들이 혈관 근처에서 미생물 인자를 포식(phagocytosis) 함으로서 면역반응을 유도해서 장기의 생리작용을 조절한다는 결론을 내렸습니다. 이는 기생(parasitism)과 공생(commensalism)이 필연적인 동물의 진화 과정에서 공생하는 미생물들이 숙주의 면역 체계와 공진화(co-evolve)하면서 서로 적응해간 결과로 유추됩니다. 본 연구는 Blood 저널의 표지 논문으로 선정됐고, 2019년 BRIC에서 조사한 연구자가 뽑은 올해의 의과학연구 Top5에 선정됐습니다. Bone marrow CX3CR1+ mononuclear cells relay a systemic microbiota signal to control hematopoietic progenitors in mice
  • 2020년 European Respiratory Journal 저널에 발표한 연구는 호흡기 천식(asthma) 질환에서 폐 세포 염증 신호에 의한 면역세포들의 발달 조절 그리고 이로 인한 천식 질환의 진행 조절에 관한 연구입니다. 이 연구는 폐(肺, lung)의 만성 염증으로 발생하는 천식 질환에서 중요한 매개자 중 하나인 호중구(neutrophils) 발달이 일어나는 골수 조직과 실제 염증이 발생하는 폐 조직 간에 연결 고리를 탐색한 연구입니다. 왜 우리 몸에서 세균들을 대항하라고 만들어진 호중구가 천식 질환에서는 오히려 우리 조직을 공격하는가?” 연구를 통해 우리는 천식에 관여하는 항원 즉, 알러젠(allergen)에 대한 면역반응이 폐 조직이 마치 세균에 의해 감염된 것과 같은 염증 반응을 일으키고, 폐 조직은 이를 해소하기 위해 골수에 호중구 발달을 촉진하지만, 그 결과로 호중구의 폐 침윤을 통한 염증이 지속되는 악순환이 결국 중증 천식을 유도한다는 결론을 내리게 됐습니다. 이 연구는 순천향의대와 공동연구를 통해 실체 천식 환자들의 객담 샘플을 분석함으로서 동물 연구의 결론을 보완했고, 이를 통해 난치성 질환으로 현재 뚜렷한 치료제가 없는 호중구 천식의 진단 및 치료에 대한 힌트를 제공하고 있는 중개연구(translational research)입니다. Airway G-CSF identifies neutrophilic inflammation and contributes to asthma progression

[Ongoing Research]

  • 세포면역학 연구실에서 현재 진행 중인 연구들은 크게 두 가지로 구분할 수 있습니다. 먼저 조직들의 상피세포(epithelila cells)와 근처의 면역세포들 간의 상호 소통에 대해 연구하고 있습니다. 염증 반응이 주로 일어나는 장과 폐 점막 조직(mucosal organs)을 중심으로 연구하고 있으며, 생쥐 모델과 미니 장기인 오가노이드(organoid)를 이용해서 기초 및 중개 면역학 연구로 진행 중입니다. 조직의 상피 근처에 거주하는 면역세포들이(tissue-resident immune cells)―특히 T 세포― 상피세포와 조응하면서 어떻게 새로운 기능을 획득하는지, 그 생리학적 의미는 무엇인지, 마지막으로 인간의 질병과 어떤 연관성이 있는지를 연구하고 있습니다.

IR

  • 두 번째로 현재 우리 연구실의 가장 큰 비중을 차지하는 연구는 암 면역반응 및 면역치료(cancer immunology & immunotherapy)에 관한 연구입니다. 이 분야는 2018년 노벨 생리의학상 수상이 말해주는 것처럼 암 치료에 대한 근본적인 변화를 만들어가고 있습니다. 면역학 연구의 궁극적인 목표는 인간의 건강을 위협하는 암과 같은 면역질환(immunological disorders)을 이해하고 이를 통해 치료법을 개발하는데 있을 것입니다. 따라서 이 연구는 매우 실용적인 방향으로 진행 중입니다. 다양한 바이오산업체와 협업을 통해 새로운 면역치료제를 개발하고 그 면역학적 기전을 탐색하고 있습니다. 또한, 인간의 면역 체계를 대변할 수 있는 동물 모델을 개발하고 이를 통해 항암면역반응 및 면역치료의 효능을 검증하는 연구가 수행중입니다. 2019 AACR poster
  • 마지막으로 신종감염병 바이러스에 대한 백신 개발 연구를 진행하고자 합니다. COVID-19은 인류가 앞으로 신종 바이러스에 대한 전염병을 어떻게 대처해야 할 것인가?”를 질문하게 합니다. 과학 기술은 때론 인류에게 당면한 문제 해결의 최전방에 서야 한다고 생각합니다. 우리의 노력이 모든 문제를 해결하지 못할지라도 글로벌한 과학적 연대에 동참하는 작은 노력들이 우리 세상을 바꿀거라는 확신이 필요합니다. 포스텍 세포면역학 연구실은 신종 바이러스 백신을 위해 DNA vaccine platform을 개선하고 면역학적 기전에 바탕한 백신 효능의 증대 및 병용 용법 개발에 집중하고자 합니다.