Laboratory of Developmental Programming
and Immuno-Physiology
Immuno-Physiology
현재 팬데믹을 지나면서 자동차 공장을 산소 호흡기 공장으로 바꾸고, 체육 시설을 환자를 수용하는 시설로 바꾸는 등, 제한된 자원을 재분배함으로 팬데믹에 적응하는 사회적 현상을 보게 됩니다. 이와 같은 원리는 동일하게 생명현상에도 적용될 수 있습니다. 특정한 스트레스에 노출되면, 우리 몸은 내적 항상성을 유지하고 변화된 환경에 대응하기 위해 생리적 기능을 조절합니다. 이 과정에서 제한된 자원의 재분배가 일어나, 생존을 위한 필수적 기능에 자원의 쏠림이 발생하고 비필수적 기능에 대한 약화가 발생합니다 (그림). 면역계의 면역반응 역시 몸의 다양한 생리적 기능의 한 부분으로써 존재하기에, 다양한 환경 인자로 인한 다른 생리적 기능 변화의 영향을 받게 됩니다.
본 연구실에서는 다양한 환경의 노출과 이로 인한 생리적 기능의 강화 혹은 약화에 의해 면역기능이 어떻게 달라지는 지, 또한 역으로 면역기능의 조절이 다양한 생리적 기능에 어떠한 영향을 주는지, 면역-생리 (Immuno-physiology)라는 융합적 관점에서 연구하고자 합니다.
Developmental programming and plasticity
특정 환경의 노출이 장기화 될 때, 일시적인 자원의 재분배를 넘어서 구조를 바꾸는 일이 가능합니다. 이런 형태의 적응은, 오른쪽 그림과 같이 집의 설계도면을 바꾸는 것과 같습니다. 날씨가 일시적으로 추우면 전기에너지의 재분배로 난로를 켜는 식으로 적응할 수 있지만, 설계도면과 같은 구조를 바꾸어 벽난로를 하나가 아닌 두 개로 만들어 적응 할 수 있을 것입니다. 만약 실제 살아가게 되는 환경이 예상과 일치한다면 큰 유익(benefit)이 있지만 일치하지 않게 되면 큰 손해(cost)가 발생 할 것입니다. 이런 형태의 적응이 여러 생물종에서 발달 가소성 (Developmental plasticity) 이라는 현상으로 보여졌습니다. 이 현상은, 발생과정에 환경인자가 영향을 미쳐서, 노출된 환경에의 생존에 적합한 표현형의 발달이 유도되는 현상입니다. 오른쪽 아래의 그림 처럼, 같은 유전자형을 가지고 있음에도 노출된 환경에 따라 형태를 완전히 바꿔서 계절에 맞는 위장을 통해 적응을 하게 되는 것입니다. 본 연구실에서는 주로 생쥐를 모델로 발달가소성 현상이 포유류에서 실제 존재할 뿐 아니라, '적응'을 위한 과정일 것이라는 큰 가설을 갖고 연구하고자 합니다.
Developmental programming of immunity by perinatal host-microbiota interaction
우리 몸의 여러 기능 중, 면역 기능은 과거 환경의 노출에 지배적인 영향을 받는 기능입니다. 위생가설(hygiene hypothesis)등을 통해 이미 면역 반응이 어린 시절의 특정 환경과 깊은 연관이 있음은 보여졌으나 그 기전에 대한 연구는 불충분합니다. 우리 몸은 태아의 상태에서는 무균상태로 존재하다가 태어나는 것과 동시에 다양한 미생물에 노출됩니다. 이런 과정을 통해 공생미생물이 형성되는 데, 한 번 형성된 미생물 군집의 구성은 오랜 기간동안 쉽게 변하지 않는 복원력 (resilience)를 보여줍니다. 이런 미생물 군집의 선택에는 면역계가 직접적인 역할을 하며, 동시에 면역세포의 구성과 기능 역시 미생물과의 상호작용을 통해 결정됩니다. 본 연구실에서는 생애초기의 이런 면역계와 미생물의 상호작용을 통해 면역 기능의 항상성의 설정값 (set point)이 결정될 수 있다는 큰 가설을 갖고 연구하고자 합니다. 이런 현대의 증가되어진 다양한 염증성 질환의 기원에 대한 중요한 단서를 제시할 것으로 기대됩니다.
Metastable Epialleles
본 연구실의 궁극적인 목표중 한 가지는 어린 시절의 결정된 표현형이 어떤 식으로 평생동안 유지되는지 그 기전을 알아내는 것이라고 할 수 있습니다. 많은 경우, 돌연변이가 없는 상황에서 장기적인 생물학적 기능의 유지는 후성유전학적(epigenetic)으로 이루어지는 경우가 많았습니다. 그 중에서는 본 연구실은 'metastable epialleles'에 대한 관심을 갖고 있습니다. 이러한 epialleles 은 유전체의 특정한 loci로, 생애초기의 환경인자의 노출로 그 후성유전학적인 상태가 결정되는 loci라고 할 수 있습니다. 대표적인 예가 왼쪽의 Agouti loci 인데, 엄마 생쥐의 영양상태에 따라 one carbon metabolism이 영향을 받고 그에 따른 Agouti loci의 DNA 메탈화가 달라져서 확연한 형질의 차이가 나타나게 됩니다. 이러한 loci에 대한 이해는 발달프로그래밍의 생명과학적 원리와 깊이 연결되어 있어 이를 세포적 분자적 수준으로 연구하는 목표를 갖고 있습니다.
Role of Immuno-Physiology on Cancer initiation, progression and metastasis
현재 각광을 받고 있는 항암 면역 치료는 그 놀라운 효과에도 불구하고, 약의 효능이 모든 환자에게서 나타나지는 않는 다는 어려움을 직면하고 있습니다. 이는 면역계 자체가 환자군마다 다르게 구성되어 있기 때문일 수도 있지만, 각각의 환자가 놓여진 생리적인 상태가 (physiological state) 다르기 때문일 수 있습니다. 생리적인 상태가 다를 때, 물질대사나 내분비신호의 양상이 사람마다 매우 다를 수 있는 데, 이는 또한 직접적으로 면역계의 기능에 영향을 주게 됩니다. 본 연구실은 이런 면역-생리의 관점에서 항암 면역 반응의 조절 및 암의 발생 및 전이 과정에 대한 연구를 진행하여, 새로운 치료법 개발을 모색해 보고자 합니다.
