노재석 연구실의 핵심 연구 축은 유전자 서열 자체의 변화뿐 아니라 크로마틴 상태, 히스톤 변형, 전사 조절 복합체의 재배치를 통해 유전자 발현이 어떻게 정밀하게 조절되는지를 밝히는 후성유전학 연구이다. 이 연구는 세포 정체성의 유지와 전환, 질환 상태에서의 비정상적 전사 프로그램 형성, 그리고 암세포가 환경 변화에 적응하는 분자적 원리를 이해하는 데 초점을 둔다. 특히 유전자발현생화학과 후성유전학을 연결해 전사 인자, 브로모도메인 단백질, 폴리콤 복합체 등 핵심 조절인자의 작동 원리를 통합적으로 해석한다. 연구실의 대표 논문들은 BET 억제제 저항성과 전사 가소성, PRC1.1과 KDM2B를 통한 종양 유전자 조절, 그리고 크로마틴 재편성에 의한 암 진행을 제시하며, 후성유전 조절이 단순한 보조 현상이 아니라 암의 핵심 구동축임을 보여준다. 이를 위해 ChIP-seq 기반의 에피지놈 분석, 전사체 분석, 기능 유전체학, 질환 모델 검증을 결합하여 특정 조절 인자가 어떤 표적 유전자 집합을 활성화하거나 억제하는지 규명한다. 또한 후성유전체 편집기술의 모듈화와 다중제어 Epi-editor 플랫폼 개발 과제를 통해, 관찰 중심 연구를 넘어 직접 표적 유전자를 제어하는 개입 기술로 확장하고 있다. 이 연구의 의의는 질병의 표현형을 유전정보의 고정된 결과가 아닌 조절 가능한 전사 상태의 산물로 본다는 점에 있다. 따라서 후성유전 조절자에 대한 이해는 항암 표적 발굴, 약물 반응성 예측, 정밀한 유전자 활성 조절 기술 개발로 이어질 수 있다. 향후 연구실의 성과는 암뿐 아니라 다양한 난치성 질환에서 세포 상태를 재설계하는 차세대 치료 전략의 기반이 될 가능성이 크다.

연구실은 암세포가 전이 능력을 획득하는 과정에서 인핸서의 재배선과 전사 프로그램의 재구성이 어떤 역할을 하는지 집중적으로 연구한다. 특히 췌장암을 주요 모델로 삼아, 종양 발생 이후 전이 단계에서 새롭게 활성화되는 인핸서와 이들이 유도하는 유전자 네트워크를 규명하고자 한다. 이는 암의 진행이 단순한 돌연변이 축적만으로 설명되지 않으며, 세포 상태의 가소적 전환과 후성유전적 재프로그램화가 결정적인 역할을 한다는 관점에 기반한다. 대표적으로 췌장암 전이에서 enhancer reprogramming이 중요한 기전임을 제시한 연구는 국제적으로 큰 주목을 받았다. 연구실은 전사 인자, enhancer RNA, 크로마틴 접근성, 종양 미세환경 반응 등을 함께 분석하여 전이성 세포가 어떤 조절 회로를 새롭게 획득하는지 추적한다. 관련 국가과제인 "인핸서 가소성에 기반한 췌장암 전이 조절 기전 규명"은 차세대 염기서열 분석, 오가노이드, 다양한 in vivo 모델을 활용해 전이 촉발 인자와 유지 인자를 발굴하는 방향으로 진행되었다. 이러한 접근은 특정 인핸서 축을 차단함으로써 전이 능력을 약화시킬 수 있다는 치료적 가능성을 제시한다. 이 연구는 전이를 이미 발생한 결과로 보는 대신, 전이 이전 단계에서 형성되는 전사적 준비 상태를 조기에 탐지하고 차단하는 전략으로 이어질 수 있다. 또한 췌장암처럼 예후가 매우 나쁜 암종에서 전이 관련 바이오마커와 예측 인자를 개발하는 데 중요한 기초를 제공한다. 궁극적으로 인핸서 가소성 연구는 암세포의 공격성, 이질성, 약물 저항성을 하나의 조절 틀 안에서 설명하는 데 기여하며, 정밀의료 기반의 새로운 항암 접근법을 열어준다.

노재석 연구실은 췌장암의 발생과 유지, 전이와 치료 반응을 설명하는 새로운 층위로서 후성전사체와 RNA 메틸화 조절 네트워크를 탐구하고 있다. 기존 후성유전학이 DNA와 히스톤 수준의 조절에 집중했다면, 연구실은 RNA 수준의 화학적 변형이 유전자 발현 프로그램을 어떻게 바꾸고 암세포의 생존을 지지하는지를 규명하는 방향으로 연구를 확장하고 있다. 이는 췌장암과 같은 난치암에서 전사 후 조절이 질병 지속성의 핵심 요소일 수 있다는 문제의식에서 출발한다. 현재 수행 중인 "RNA 메틸화 기반 후성전사조절 네트워크 발굴을 통한 췌장암 유지기전 규명" 과제는 RNA 메틸화 변화와 유전자 발현 경로의 인과관계를 밝히고, 암의존성 유지 메커니즘을 설명하는 데 중점을 둔다. 더불어 연구실은 편평형 췌장암 진단을 위한 바이오마커 특허를 통해 기초 발견을 실제 진단 기술로 연결하고 있다. 논문과 학술발표에서도 pancreatic cancer의 chromatin deregulation, transcription regulation, 종양 고유 프로그램 활성화 등이 반복적으로 등장하는 점은 연구실이 췌장암을 단일 질환이 아닌 다양한 분자 아형과 전사 상태의 집합체로 이해하고 있음을 보여준다. 이 연구의 임상적 가치는 매우 크다. 췌장암은 조기 진단이 어렵고 치료 옵션이 제한적이기 때문에, 분자적 아형을 정교하게 구분하고 환자별 취약점을 찾는 것이 중요하다. RNA 메틸화와 후성전사 조절 네트워크가 정밀 진단 마커, 환자 분류 도구, 표적 치료 후보로 이어질 경우 예후 개선 가능성이 높아진다. 따라서 연구실의 췌장암 연구는 생명과학적 기전 규명과 의생명 응용을 동시에 포괄하는 translational research의 성격을 강하게 지닌다.