본 연구진은 최초로 면역계에서 TMEM126A의 역할을 보고하였다. TNF계 단백질인 CD137리간드(CD137L)가 마치 수용체처럼 CD137(TNFR계 단백질)이 결합하면 세포 내로 신호전달(“CD137L 역신호”)을 일으킨다. 이 과정에서 중요한 역할을 할 수 있는 새로운 단백질인 TMEM126A를 동정하였으며 그 역할을 규명하였다. 또한 최근에는 TMEM126A가 선천성면역에 핵심적인 역할을 하는 TLR4신호 중 항원제시능력에 관여함을 규명하였다. 이러한 결과는 TMEM126A가 선천성면역세포에서 CD137L/TLR4 신호와 그로 인한 선천성면역반응에 중요한 역할을 하고 있음을 제시하고 있다. 본 연구에서는 TMEM126A knockout 생쥐를 이용하여 선천성 면역계에서 TLR4/TMEM126A/CD137L axis의 역할을 규명하고자 한다. 1차 년도: TMEM126A 결핍 수지상세포와 OT II 유래 Ova특이 CD4 T 세포 공동배양에 의한 T 세포반응 관찰 ● 수지상세포 특이 TMEM126A 결핍 생쥐 수지상세포를 항원제시능과 관련된 세포막단백질 발현양상 조사. ● Ovalbumin pulse 처리한 TMEM126A 결핍 수지상세포와 OT II 생쥐 유래된 CD4 T 세포와 공동 배양 후 T 세포반응을 관찰. ● CSFE 을 염색한 OT II 유래 CD4 T 세포를 수지상세포에 특이적으로 TMEM126A이 결핍된 생쥐에 adoptive transfer 한 후 Ovalbumin을 투여하여 T세포 증식 관찰. ● Ovalbumin pulse 처리한 TMEM126A 결핍 수지상세포와 CD137 결핍된 OT II 생쥐 유래된 CD4 T 세포와 공동 배양 후 T 세포반응을 관찰. 2차 년도: 수지상세포 특이 및 대식세포 특이 TMEM126A 결핍 생쥐에서 E coli 감염 후 선천성 및 적응성 면역반응 관찰 ● 수지상세포 특이 TMEM126A 결핍 생쥐에 E coli를 감염시킨 후 수지상세포의 반응 및 적응성면역 반응을 관찰. ● 대식세포 특이 TMEM126A 결핍 생쥐에 E coli를 감염시킨 후 선천성면역 및 적응성면역 반응을 관찰. 3차 년도: 선천성면역계의 TLR4/CD137L 신호에 있어서 TMEM126A역할 연구 ● 대식세포 또는 수지상세포 특이 TMEM126A 결핍 생쥐에서 대식세포 또는 수지상세포를 분리한 후 CD137L 역신호와 그 세포반응을 in vitro에서 관찰. ● 대식세포 또는 수지상세포 특이 TMEM126A 결핍 생쥐에서 대식세포 또는 수지상세포를 분리한 후 TLR4 신호와 그 세포반응을 in vitro에서 관찰. ● 대식세포 또는 수지상세포 특이 TMEM126A 결핍 생쥐에서 T 세포를 분리한 후 CD137신호와 세포반응을 in vitro에서 관찰.

본 과제는 선천성 면역세포 조절 단백질 CD137L의 실제 모습을 살아 있는 세포 안에서 실시간으로 따라보기 위한 연구임. 연구 목표는 내인성 CD137L의 세포 내 시공간적 동력학(real-time spatiotemporal dynamics)을 관찰해 예측하는 것임. 이를 위해 amber stop codon(TAG) 코딩 번역시스템으로 비천연 형광 아미노산 Anap을 내인성 CD137L 유전체 엑손에 CRISPR/Cas9로 삽입하고, Anap-specific tRNA/tRNA synthethase(RS)를 주입한 뒤 초고해상도 형광현미경으로 발현된 CD137L의 실시간 이동을 관찰함. 기대 효과는 CD137L 및 TMEM126A 등 연관 단백질 기능 규명에 기여함과 동시에, 세포 내 내인성 단백질의 실시간 시공간 이동관측을 다른 단백질·유전자 동시 관측으로 확장 가능한 기반으로 제공함.

본 과제는 사람 치아의 뿌리 안쪽 조직인 치수조직에서 유래한 중간엽 줄기세포가 몸의 면역반응을 줄여 동종이식 치수재생이 가능한지 확인하는 연구임. 연구목표는 인간 치수조직 유래 중간엽 줄기세포의 면역 억제 능력을 in vitro 및 in vivo 동물 모델에서 평가하여 치수조직의 동종이식 가능성을 알아보는 데 있음. 핵심 연구내용은 인간 치수세포에서 면역거부 억제 가능성 있는 중간엽 줄기세포를 분리하고, in vitro에서 면역억제력을 검증하며, NOD/SCID 생쥐 모델에서 치수재생을 확인함. 또한 인간 PBMC를 주입해 이식거부 억제를 검증함. 기대효과는 동종이식에 의한 치수재생이 가능한 인간 치수유래 중간엽 줄기세포 동정 및 확보와, 대량배양 기반 인간 치수유래 중간엽 줄기세포 은행으로 동종이식 면역거부 없는 치수재생 시술 세포 공급이 가능해지는 점임.

본 과제는 우리 몸의 선천성 면역세포가 외부 자극을 감지해 반응하는 숨겨진 신호 흐름을 이해하기 위한 연구임. 특히 CD137L이라는 단백질이 자극을 받으면 스스로 신호를 내보내는 역신호전달과정에서 어떤 변화가 일어나는지를 TMEM126A라는 새로운 단백질을 중심으로 밝히는 내용을 다룸. 연구 목표는 CD137L 역신호전달 과정에서 TMEM126A의 생화학 분자생물학적 기능을 규명하는 것임. 핵심 연구 내용은 RAW264.7 세포와 primary 선천성 면역세포에서 TMEM126A 결핍 조건을 만들고 CD137-Fc 처리 시 나타나는 pTyr 증가, PI3K Akt 및 mTOR p70S6K 활성, ERK1/2와 NF-kB 변화, 세포증식과 cytokine 유전자 발현 등을 분석하며, TMEM126A knockout 생쥐를 활용해 감염·염증 모델에서의 in vivo 역할을 규명하는 것임. 기대 효과는 TMEM126A가 매개하는 새로운 선천성면역조절 기전을 제시함으로써 CD137L뿐 아니라 다른 TNF계 단백질 연구에도 확장 가능성이 생기며, 종양 및 감염질환의 면역학적 치료연구 기반이 마련되는 것임.