김형기 연구실
생명공학부 김형기
김형기 연구실은 융합생명공학과를 기반으로 종양생물학, 특히 뇌종양 및 종양 줄기세포 연구에 특화된 세계적 수준의 연구를 수행하고 있습니다. 본 연구실은 종양 줄기세포의 생성, 유지, 분화, 그리고 치료 저항성 획득 메커니즘을 분자 및 세포 수준에서 심층적으로 규명하고 있으며, 이를 통해 난치성 뇌종양의 재발과 악성화의 근본 원인을 밝히는 데 주력하고 있습니다.
특히, Jagged1-Notch, STAT3, Wnt, SHH, PDGF-NO-ID4 등 다양한 신호전달 경로가 종양 줄기세포의 특성 및 종양 미세환경과의 상호작용에 미치는 영향을 집중적으로 연구하고 있습니다. 최근에는 Jagged1의 세포내 도메인(JICD1)이 SMAD3, TWIST1 등과 상호작용하여 종양의 침윤성과 악성화를 촉진하는 새로운 분자적 메커니즘을 밝혀내었으며, 이러한 신호전달 경로를 표적으로 하는 신규 항암제 개발에도 앞장서고 있습니다.
또한, 본 연구실은 CRISPR/Cas9 기반의 형질전환 동물모델(특히 돼지, 개 등 대동물 모델) 개발, 환자 유래 종양 세포 및 줄기세포의 특성 분석, 고효율 스크리닝 플랫폼 구축 등 다양한 융합기술을 활용하여 기초연구와 전임상연구를 연계하고 있습니다. 이를 통해 종양 줄기세포의 이질성, 가소성, 미세환경과의 상호작용, 그리고 치료 저항성 극복을 위한 혁신적 연구를 선도하고 있습니다.
연구실의 다수 논문과 특허, 그리고 한국연구재단 등 주요 연구과제 수행을 통해 뇌종양 줄기세포 표적 치료제, 신호전달 억제제, 신규 바이오마커 및 진단기술 개발 등 다양한 성과를 창출하고 있습니다. 이러한 연구는 기존 항암 치료의 한계를 극복하고, 환자 맞춤형 정밀의료 실현에 기여할 수 있는 실질적 기반을 마련하고 있습니다.
향후에도 김형기 연구실은 종양 줄기세포 및 뇌종양의 분자생물학적 이해를 바탕으로, 혁신적 치료 전략과 전임상 모델 개발, 그리고 임상적 적용 가능성을 높이는 연구를 지속적으로 추진할 계획입니다. 이를 통해 난치성 암 극복과 생명과학 분야의 학문적·산업적 발전에 크게 기여할 것으로 기대됩니다.
Glioblastoma Stem Cells
Cancer Signaling Pathways
Tumor Microenvironment
종양 줄기세포의 생성 및 특성 규명
종양 줄기세포(Cancer Stem Cells, CSCs)는 종양의 발생, 성장, 재발 및 치료 저항성에 핵심적인 역할을 하는 세포 집단입니다. 본 연구실에서는 다양한 분자생물학적, 세포생물학적 기법을 활용하여 종양 줄기세포의 생성 기전과 그 특성을 심층적으로 분석하고 있습니다. 특히, ID1, ID4, LMO2, SOX2, OCT4 등 주요 전사인자와 신호전달 경로가 종양 줄기세포의 자기재생, 분화, 종양 형성능에 미치는 영향을 규명하고 있습니다.
이러한 연구는 뇌종양(특히 교모세포종)에서 종양 줄기세포가 어떻게 발생하고, 종양 미세환경과의 상호작용을 통해 악성화 및 치료 저항성을 획득하는지에 대한 분자적 메커니즘을 밝히는 데 중점을 두고 있습니다. 예를 들어, Notch, Wnt, SHH, STAT3, JAK2, PDGF-NO-ID4 축 등 다양한 신호전달 경로가 종양 줄기세포의 유지와 재프로그래밍에 관여함을 밝혀내고, 이들 신호의 조절을 통한 종양 줄기세포의 표적화 가능성을 제시하고 있습니다.
또한, 종양 줄기세포의 이질성, 가소성, 그리고 종양 미세환경(혈관, 면역세포, 염증 반응 등)과의 상호작용이 종양의 악성화와 재발에 미치는 영향에 대한 연구도 활발히 진행 중입니다. 이러한 연구 결과는 기존 항암 치료의 한계를 극복하고, 종양 줄기세포를 표적으로 하는 새로운 치료 전략 개발에 중요한 기초 자료를 제공하고 있습니다.
Jagged1-Notch 신호 및 뇌종양 악성화 기전 연구
Jagged1-Notch 신호전달 경로는 종양의 성장, 혈관 신생, 침윤 및 치료 저항성에 중요한 역할을 하는 분자적 네트워크입니다. 본 연구실은 Jagged1의 세포내 도메인(JICD1)이 뇌종양, 특히 교모세포종에서 어떻게 활성화되고, 종양 줄기세포의 특성 및 종양의 악성화에 기여하는지에 대해 심도 있게 연구하고 있습니다. JICD1이 SMAD3, DDX17 등과 복합체를 형성하여 TWIST1, SOX2 등 EMT 및 줄기세포 관련 유전자 발현을 조절함을 규명하였으며, 이러한 신호가 종양의 침윤성과 치료 저항성을 촉진함을 밝혔습니다.
또한, Jagged1-Notch 신호의 활성화가 종양 혈관 신생, 종양 미세환경 조성, 그리고 항암제 및 방사선 치료에 대한 내성 획득에 미치는 영향에 대해 다양한 동물모델과 환자 유래 세포주를 활용하여 연구하고 있습니다. 특히, Notch 신호 억제제와 STAT 신호 억제제의 병용 투여가 종양 성장 억제 및 세포사멸 유도에 효과적임을 입증하였으며, Jagged1-Notch 신호를 표적으로 하는 신규 항암제 개발 연구도 병행하고 있습니다.
이러한 연구는 뇌종양의 분자적 병태생리 이해를 심화시키는 동시에, Jagged1-Notch 신호를 표적으로 하는 맞춤형 치료 전략 개발에 실질적인 기여를 하고 있습니다. 나아가, Jagged1-Notch 신호의 조절을 통한 종양 줄기세포의 특성 변화 및 종양 미세환경 재구성이 뇌종양 치료의 새로운 패러다임이 될 수 있음을 제시하고 있습니다.
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KCTD2, an adapator of Cullin3 E3 ubiquitin ligase, suppresses gliomagenesis by destabilizing c-Myc
CELL DEATH AND DIFFERENTIATION, 1970
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Bemcentinib enhances sensitivity to estrogen receptor inhibitors in breast cancer cells
김형기
INTERNATIONAL JOURNAL OF BIOCHEMISTRY AND CELL BIOLOGY, 2025
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Generation of a genetically engineered porcine melanoma model featuring oncogenic control through conditional Cre recombination
김형기
SCIENTIFIC REPORTS, 2025
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JAG1 intracellular domain (JICD1)에 의한 종양 혈관 신생 기전
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대사유전자 DHRS13에 의한 암줄기세포 분화 가소성 조절 연구
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Jagged1-Notch 신호 기전 표적 항암제 개발