서울대학교 수의과대학 발생유전학교실은 유전자 변형 마우스(GEM) 제작 및 질환 모델 동물 개발, 그리고 이들의 체계적인 표현형 분석을 통해 인간 질환의 발병 기전과 유전자 기능을 심층적으로 연구하는 국내 대표 연구실입니다. 본 연구실은 국가마우스표현형분석사업단(KMPC) 및 국제마우스표현형분석컨소시움(IMPC)과 협력하여, 대사, 운동, 행동, 생리, 형태학 등 다양한 분야에서 유전자 변형 마우스의 표현형을 정밀하게 분석하고 있습니다.
특히, 비만, 대사증후군, 당뇨 등 대사성 질환과 관련된 유전자 기능 규명, 질환 모델 구축, 오믹스(전사체, 대사체 등) 기반의 통합 네트워크 분석, 그리고 생물정보학적 접근을 통해 대사질환의 원인 유전자와 신호전달 경로를 밝히고 있습니다. 또한, 지방세포 분화, 베이지화(beige adipogenesis), 갈색지방 활성화, 면역 반응과 대사질환의 연관성 등 최신 연구 주제에도 적극적으로 참여하고 있습니다.
연구실은 마이크로바이옴(장내 미생물군)과 숙주 대사, 면역, 행동 간의 상호작용 연구에도 선도적인 역할을 하고 있습니다. 무균마우스(germ-free mouse) 및 이식 모델, 단일세포 전사체 분석, 네트워크 분석 등 첨단 기술을 활용하여, 미생물-유전자-환경-질환 간의 복잡한 상호작용을 규명하고, 새로운 치료 타겟을 발굴하고 있습니다.
이외에도, 다양한 유전자 변형 및 질환 모델 동물을 활용한 신약 후보물질 스크리닝, 맞춤형 치료 전략 개발, 질환 진단 바이오마커 발굴 등 실질적인 임상 응용 연구도 활발히 진행 중입니다. 연구실은 국내외 다양한 연구 네트워크와 협력하여, 글로벌 수준의 연구 인프라와 데이터베이스 구축, 표준화된 분석 프로토콜 개발, 대규모 오믹스 데이터 통합 등 미래 정밀의학과 바이오헬스 산업 발전에 기여하고 있습니다.
이러한 연구 역량을 바탕으로, 본 연구실은 유전자-환경-질환 간의 통합적 이해와 혁신적 치료법 개발, 그리고 차세대 바이오 연구 인재 양성에 앞장서고 있습니다.
본 연구실은 유전자 변형 마우스(GEM, Genetically-Engineered Mouse) 제작과 이를 활용한 다양한 질환 모델 개발 및 표현형 분석에 특화되어 있습니다. GEM은 특정 유전자를 변형, 제거, 혹은 과발현시켜 유전자의 기능을 체계적으로 규명할 수 있는 강력한 도구입니다. 이를 통해 인간 질환의 원인 유전자와 발병 기전을 밝히고, 신약 개발 및 치료 전략 수립에 필수적인 동물 모델을 구축합니다.
연구실은 국가마우스표현형분석사업단(KMPC) 및 국제마우스표현형분석컨소시움(IMPC)과 연계하여, 유전자 변형 마우스의 대사, 운동, 행동, 생리, 형태학적 표현형을 주령별로 정밀하게 분석합니다. 특히 대사성 질환, 비만, 당뇨, 신경계 질환 등 다양한 질환 모델에서 유전자와 표현형의 연관성을 규명하고, 환경적 요인(식이, 운동, 스트레스 등)이 유전자 기능에 미치는 영향을 통합적으로 연구합니다.
이러한 연구는 대규모 오믹스 데이터(전사체, 대사체 등)와 생물정보학적 분석을 결합하여, 유전자-표현형-환경 간의 복잡한 네트워크를 해석하고, 인간 질환의 통합적 이해와 맞춤형 치료법 개발에 기여하고 있습니다.
대사성 질환 및 비만의 분자생물학적 기전 연구
연구실은 비만, 대사증후군, 당뇨 등 대사성 질환의 발병 기전과 유전자 기능을 규명하는 데 중점을 두고 있습니다. 고지방식이, 고탄수화물식이, 유전자 변형 마우스 등 다양한 질환 모델을 구축하여, 전사체(Transcriptomics), 대사체(Metabolomics) 등 오믹스 기반의 분석을 수행합니다. 이를 통해 대사질환의 원인 유전자, 신호전달 경로, 면역 반응, 지방세포 분화 및 에너지 대사 조절 메커니즘을 심층적으로 탐구합니다.
특히, 비만과 면역 시스템의 상호작용, 지방조직 내 면역세포 변화, 염증 반응, 인슐린 저항성 등 복합적인 대사질환의 병태생리를 밝히기 위해 FACS, 생물정보학, 단일세포 전사체 분석 등 첨단 기술을 적극 활용합니다. 또한, 백색지방의 베이지화(beige adipogenesis), 갈색지방 활성화, 유전자-환경 상호작용 등 에너지 소비 및 체중 조절과 관련된 최신 연구 주제도 다루고 있습니다.
이러한 연구는 대사질환의 예방 및 치료를 위한 새로운 타겟 유전자 발굴, 신약 후보물질 스크리닝, 맞춤형 치료 전략 개발 등 실질적인 임상 응용으로 이어지고 있습니다.
마이크로바이옴 및 생물정보학 기반 통합 연구
본 연구실은 장내 미생물군(Microbiome)과 숙주 대사, 면역, 행동 간의 상호작용을 심층적으로 연구합니다. 마이크로바이옴은 대사질환, 비만, 면역질환, 신경정신질환 등 다양한 질환의 발병과 밀접한 관련이 있으며, 실험동물(특히 무균마우스, germ-free mouse) 및 이식 모델을 활용하여 미생물 조성이 숙주 생리와 질환 표현형에 미치는 영향을 규명합니다.
연구실은 대규모 오믹스 데이터(16S rRNA, 메타게놈, 전사체 등)와 생물정보학적 분석을 결합하여, 미생물-유전자-환경-질환 간의 복잡한 네트워크를 해석합니다. 또한, 단일세포 전사체 분석, 네트워크 분석, 머신러닝 등 최신 생물정보학 기법을 적용하여, 질환 관련 핵심 유전자 및 미생물군을 발굴하고, 새로운 치료 타겟을 제시합니다.
이러한 연구는 마이크로바이옴 기반 질병 진단, 맞춤형 미생물 치료제 개발, 숙주-미생물 상호작용의 분자적 기전 규명 등 미래 정밀의학의 핵심 기반을 마련하는 데 기여하고 있습니다.
Peptides Derived From S and N Proteins of Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 Induce T Cell Responses: A Proof of Concept for T Cell Vaccines.
Lee YS, Hong SH, Park HJ, Lee HY, Hwang JY, Kim SY, Park JW, Choi KS, Seong JK, Park SI, Lee SM, Hwang KA, Yun JW, Nam JH
Front Microbiol., 2021.09
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Development of CIDEA reporter mouse model and its application for screening thermogenic drugs.
Son Y, Choi C, Song C, Im H, Cho YK, Son JS, Joo S, Joh Y, Lee YJ, Seong JK, Lee YH
Sci Rep., 2021.09
3
Asian Mouse Mutagenesis Resource Association (AMMRA): mouse genetics and laboratory animal resources in the Asia Pacific.
Chin HJ, Dobbie MS, Gao X, Hennessy JE, Nam KH, Seong JK, Shiroishi T, Takeo T, Yoshiki A, Zao J, Wang CL
