The establishment of a precision immunotherapy target discovery and validation platform focusing on the regulatory T cells and the training of Korean immunologists
뉴스 · 2026-01-12 · 조회 84
💠Overview 개요
연구제목 : 조절T세포 중심의 정밀면역치료 표적 발굴 및 검증 플랫폼 구축 및 국내 면역학자 양성
조절 T세포를 중심으로 한 정밀 면역 치료 타겟 발굴 및 검증 플랫폼 구축과 국제 인력 양성
참가자 : 서울대학교 의과대학 구현아, 서울대학교 의과대학 김동준, 서울대학교 의과대학 김용준,
서울대학교 의과대학 문예원
파견 기관 : 뉴욕 마운트 시나이 의과대학
해외교류연구자 : 미리암 메라드, 김승희-슐츠
💠Program purpose 연구 목적
● 중등증-중증 건선, 아토피 피부염 환자에서 각 질병에서 특이적인 Treg 세포 바이오마커 확보 및 차이를 규명하고 핵심 인자 작동 기전 확립을 통한 치료법 개발
● 건선 및 아토피 피부염 환자에서 발굴된 Treg 세포 특이적 바이오마커를 이용하여 면역 프로파일링 데이터 생산 및 분석
💠Research content 연구 내용
1. 해외 파견 전 수행한 분석 연구 요약
해외 파견 이전부터 Mount Sinai의 Human Immune Monitoring Center (HIMC) 단일세포 전사체 분석팀과 협업하여, 중등증–중증 건선 및 아토피 피부염 환자 유래 조직·혈액 단일세포 전사체 데이터를 기반으로 조절 T세포(Treg)의 전사 조절 네트워크(regulatory network) 분석을 수행함. 기존의 마커 기반 Treg 정의를 넘어, transcription factor–target gene regulon 단위의 기능적 재정의를 시도하여 염증성 피부질환 특이적 Treg 상태 변화를 정량적으로 규명하고 신규 바이오마커 발굴 가능성을 탐색함.
FOXP3, IL2RA, CTLA4, TIGIT 등의 canonical marker로 Treg 세포군을 정의한 뒤, 질환 환경에 따른 전사체 이질성을 반영하여 subgrouping을 수행한 결과, 정상 대비 건선 및 아토피 피부염 병변 내 Treg이 서로 다른 전사체 상태를 보임을 확인함.
기능적 해석 강화를 위해 pySCENIC 기반 regulon 분석을 적용하여, TF–regulon–AUC score 수준에서 건선 특이적 Treg 전사 조절 네트워크를 도출함. 더 나아가 CellPhoneDB Method 2를 활용한 regulon 연계 ligand–receptor 분석을 수행하여, 외부 신호가 Treg 전사 네트워크에 미치는 영향을 통합적으로 해석함. 그 결과, 항원제시세포 및 myeloid 세포 유래 TNFSF4(OX40L)–Treg의 TNFRSF4(OX40) 상호작용이 질환 특이적으로 변화하는 경향을 확인함. 이러한 분석 결과는 이후 CyTOF Treg panel 설계에 반영되었으며, Treg 기능 저하가 단일 유전자 변화가 아닌 OX40 신호에 의해 유도된 전사 네트워크 재구성 결과일 가능성을 시사함.
2. 해외 파견 중 수행한 연구 요약
해외 파견 기간 동안 HIMC에서 건선과 아토피 피부염을 포함한 염증성 피부질환(Inflammatory Skin Diseases; ISD) CyTOF 분석을 위한 실험 기반을 구축하고, 대규모 환자 코호트 데이터 생산을 주도적으로 수행함. CyTOF, scRNA-seq, ORION multiplex-IF, OLINK proteomics 등 다중 플랫폼의 역할을 이해하고, 본 과제에서 CyTOF 기반 면역지도 구축의 목표를 명확히 설정함.
Healthy control 시료를 활용한 panel test를 통해 marker signal, background noise, expression pattern을 정량적으로 평가하고, bead normalization 및 acquisition 과정에서 발생 가능한 기술적 변동 요인에 대한 QC 기준을 확립함.
ISD 환자 코호트 총 6개 batch에 대해 Myeloid panel 및 Treg panel 중심의 CyTOF 데이터 대량 생산을 수행하였으며, batch 간 재현성 확보를 위해 표준화된 실험 조건과 철저한 QC를 병행함. 또한 신규 항체 conjugation 및 panel balancing을 통해 ISD 질환 특성을 반영한 고품질 데이터를 구축함.
그림 1. 염증성 피부 질환군 CyTOF Treg 패널
그림 2. CyTOF 패널 항체 준비 과정 그림 3. CyTOF 플랫폼을 이용한 데이터 생산 과정
직접 항체–metal conjugation 실험을 수행하여 CyTOF 패널 최적화 역량을 확보하였고, raw FCS 데이터에 대한 debarcoding, normalization, dual-panel merging을 통해 분석 친화적인 데이터 전처리 및 통합 환경을 구축함. 더불어 Visium HD, ORION, OLINK 등 다중오믹스 플랫폼을 경험하며, 향후 ISD 연구에서의 다중오믹스 통합 분석 전략에 대한 이해를 심화함.
그림 4. CyTOF 생산 데이터 마커 확인
💠Exchange Scholars 파견 성과
본 과제 수행을 통해 해외 공동 연구기관의 연구 자문을 기반으로 건선, 아토피 피부염을 포함한 염증성 피부 질환 환자 코호트를 대상으로 한 CyTOF 기반 단일세포 면역 데이터 구축을 성공적으로 완료함. 패널 설계, 항체 conjugation, 시료 염색, acquisition, QC 및 normalization에 이르는 전 과정을 직접 수행하며, 대규모 고품질 면역 데이터 생산 역량을 확보함. ISD 질환 특성에 최적화된 Myeloid 및 Treg 중심 CyTOF 패널을 확립하고, Batch 1–6에 걸친 표준화된 데이터 생산 및 품질관리 체계 구축 및, CyTOF–single-cell–spatial–proteomics 연계가 가능한 다중오믹스 연구 workflow 이해 및 적용 기반 확보를 진행함. 본 과제를 통해 확립된 실험 및 품질관리 프로세스는 귀국 후 국내 ISD 및 자가면역·염증성 질환 환자 코호트 연구에 즉시 적용 가능하며, 향후 단일세포·공간 다중오믹스 기반의 정밀 면역 연구로 확장될 수 있을 것으로 기대됨.
그림 5. Miriam Merad 교수님과 파견 연구원 그림 6. Facility Director 김승희 교수님과 파견 연구원
💠Expected effect 기대 효과
교육적 효과
세계적으로 권위있는 해외우수기관과의 협력 연구 경험을 통해 CyTOF 프로파일링 및 단일세포 전사체 통합 분석 기법을 경험할 수 있었으며, 이러한 경험은 건선 및 아토피 피부염에서 조절T세포에 대한 타겟을 발견하고 이를 수행할 인력을 양성할 수 있었음. 파견 연구원들의 실험적/연구적 능력이 매우 향상됨에 따라 본 과제에서 진행한 프로젝트를 차질없이 마무리할 수 있었음. 이와 더불어 추가로 파견 연구원들의 개인 프로젝트에 대한 협력 기관의 자문에 반영되어 이전보다 더 증진된 연구 진행도로 이어짐.
과학/기술적 효과
파견 기간 동안 파견 연구원들이 직접 생산한 CyTOF 데이터는 200개 가량이며, 이는 앞으로의 다른 염증성, 자가면역성 질환 연구에 있어서 잠재력이 큰 데이터임. 계획서에 기술한 피부질환 외에도 폐, 신장 질환의 데이터 및 여러 자가면역질환에 대한 데이터를 생산하였으며 현재 파견 연구원들이 개인 프로젝트로 분석 중에 있음. 각 데이터는 건강한 대조군과의 비교를 포함하여 염증 질환 간의 상호 비교를 통해 Pan-disease approach로서, 질환 특이적인 feature에 대해 한 번 더 검증할 수 있는 구조를 갖춘 연구가 됨. 이렇게 만들어진 질환 데이터는 과학적, 상업적으로도 매우 희귀하여 큰 의미를 가지며, 이후 진행할 연구들이 새로운 target 후보 물질을 파악하고 개발함을 통해서 높은 부가가치를 창출할 수 있을 것으로 기대함.
지속적인 추가 교류연구 및 성과 확산
본 파견 기간 동안 파견 연구원들의 성장이 분명하여, 연구책임자 연구실 소속 학생 4명을 26년 1월부터 세 달간 추가로 파견하였음. 또한 생산한 데이터 분석에 대해 협력기관 소속 Seunghee Kim-Schulze 교수와 지속적으로 상의하고 있으며, 이는 단순히 파견 및 지원이 아닌 공동연구의 형태로 발전했음을 의미함.