다양한 면역세포의 기능을 실시간으로 관찰하는 동시에 관련 유전자의 발현을 분석

복잡한 면역반응과 질환별 면역세포의 다양한 기능을 분석하여 인체 면역 원리에 대한 이해를 높이고, 이를 통해 효과적인 치료제 개발에 활용

향후 5년 : 생체 내 장기들의 다양한 질환별 면역 반응에서 면역세포의 기능과 형태 변화의 상관성을 실시간으로 이미징과 유전자 수준에서 통합

향후 10년 : 질환별 면역반응에서 면역세포 종류에 따른 기능과 형태 변화의 상관성을 실시간 3차원으로 규명하여, 질환별 면역반응 이해 및 치료제 개발에 활용

* 출처: Crainicuc et al Nature (2022) 1) (생체이미징) 살아 있는 동물모델에서 면역세포의 3차원 실시간 이미징 기술 - 이광자 생체이미징(two-photon intravital imaging) 또는 스피닝디스크 생체이미징(spinning-disk intravital imaging) 기술을 활용하여 살아있는 동물모델의 다양한 장기들에서 면역세포들의 이동 및 형태를 실시간으로 3차원 분석 - 면역세포 특이적 형광화 마우스 확립과 형광항체 및 형광물질 개발 2) (유전체분석) Single cell RNA sequencing 기술 - 생체이미징 데이터를 기반으로 면역세포 형태-역학에 관여하는 다양한 유전자의 발현 상관성을 single cell RNA sequencing 기법을 활용하여 분석

현재까지 전사체 또는 단백체 분석(transcriptional and proteomic profiling)은 건강한 조직과 질환 발생 조직을 세포 수준으로 비교하는 형태로 발전되어 왔으나, 실제적인 면역반응은 세포내 유전자 발현에 의한 생화학적 특성에 따른 형태-역학적 지표들의 상관성 분석이 요구되므로, 생체이미징 결과와 유전자 발현의 상관관계 분석이 필요

생체이미징 기술과 유전체 발현 분석 기술의 결합을 통한 면역반응의 해석은 2022년 미국 예일대학교 의과대학의 Andres Hidalgo 그룹이 Nature에 세계 최초로 발표 - 생체이미징 기술은 숙련된 연구자들이 수행하여 진입장벽이 매우 높은 상황으로, 그만큼 미충족 연구 수요가 매우 큰 상황 - 생체이미징을 활용하는 선도적인 연구 그룹들에서 유전체 분석기술과 생체이미징을 결합한 연구들이 빠르게 확장되고 있는 추세

국내에서는 아직까지 생체이미징 기술과 유전체 분석을 결합한 연구 발표 사례는 전무한 상황

해당 기술은 면역세포들의 기능과 형태 및 이동에 관여하는 유전자 발현을 살아있는 동물에서 질환이 발병한 장기의 세포내 분자수준에서 3차원으로 실시간 규명이 가능하여, 면역기전 이해에 새로운 장을 열 수 있고, 신약개발의 효율성을 높이는 데 크게 기여할 것으로 예상질환 맞춤형 면역기전의 이해를 높여 건강수명 연장을 구현하기 위한 경제적 비용 절감 효과가 매우 클 것으로 평가

바이오의약분야의 국가 경쟁력 확보와 난치성 질환 치료법 개발에 크게 기여할 것으로 사료

생체 이미징 기술과 유전체 분석을 조합한 연구수행 및 결과 분석이 가능한 숙련된 연구 인력 필요질환 특이적 면역반응에 관여하는 면역세포들의 기능 관련 유전체 라이브러리 구축

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