연구보고서
단일세포 오믹스 기반 중증 알레르기성 천식의 발병기전 규명 및 치료후보물질 개발
(Investigation of pathogenic mechanisms of severe allergic asthma and development of therapeutic candidate using single-cell-based omics analysis)
상세데이터 조회
등록번호
TRKO202500003588
발행년월
2023-12
발행기관명
연세대학교
발행국가/사용언어
대한민국
/국문
발주기관
한국연구재단
과제관리(전문)기관
한국연구재단
키워드
중증 알레르기 천식;면역 세포;단일세포 다중 오믹스;분자메커니즘;호중성 과립구;후성유전체 분석;항생제;
Severe allergic asthma;Immune cells;Single cell multi-omics;Molecular mechanism;Gut-Asthma axis;Neutrophil;ATAC-seq;Antibiotics;
초록
□ 연구개발 목표
1) 중증 알레르기성 천식 마우스 모델 확립 및 검증
2) 중증 천식 마우스 폐로부터 면역 세포 분리 및 동일 세포에 대해 단일 세포 다중오믹스 (전사체-후성유전체) 분석
3) 단일 세포 전사체 데이터 분석을 통한 중증 알레르기성 천식 유발 및 약물(스테로이드) 반응성 관련 면역 세포 종류와 그들의 subpopulation 동정
4) 이들 세포군에 대해 전사체-후성유전체 데이터 통합 분석을 통한 중증 천식 유발/약물 반응성 관련 신호경로-후성유전체-유전자발현을 포함한 분자메커니즘 규명
5) 동정된 세포군 및 분자메커니즘의 진단/치료 유용성을 마우스/환자샘플에서 검증
□ 연구개발 내용
중증 알레르기성 천식 마우스 모델 확립 및 검증
- 중증 천식 환자의 생리/병리를 모사하는 sensitization-challenge 방법 개발
- 중증 천식 및 약물 반응성 메커니즘 연구를 위한 동물모델로서 유용성 검증
2) 단일 세포 다중 오믹스 분석
- 동일 세포에서 전사체-후성유전체(ATAC-seq) 다중 오믹스 분석을 위해, 중증 천식 마우스 폐로부터 면역세포 분리 및 1세부에 제공
- 단일 세포 전사체 데이터 분석을 통해 동정된 중증 천식/약물 반응성 특이적 면역 세포 종류와 그들의 subpopulation 1세부로부터 확보
- 전사체-ATAC-seq 데이터 통합 분석을 통해 예측된 중증 천식 유발/약물 반응성 관련 신호경로-후성유전체-유전자발현 분자메커니즘 1세부로부터 확보
3) 중증 천식/약물 반응성 관련 면역 세포군 및 분자메커니즘 검증
- 동정된 세포군에 특이적 막단백질 1세부로부터 확보 및 이를 이용한 중증 천식 마우스 폐에서 세포염색을 통한 면역 세포군 검증
- 특이적 막단백질 기반 FACS를 통해 세포군 분리 및 신호경로-후성유전체-유전자발현 분자메커니즘 검증
4) 세포군 및 분자메커니즘 기반 진단/치료 유효성 검증
- 분자 메커니즘의 주요 조절인자 KO 중증 천식 모델에서 동정된 세포군 분포, 분자메커니즘의 활성 변화, 천식 병리 분석을 통한 진단/치료 유효성 검증
- 중증 천식 환자 샘플에서 상기된 세포염색/FACS 방법을 이용하여 세포군 및 분자 메커니즘 유효성 검증
5) 항생제를 이용한 Gut-Asthma axis 연구
- 항생제 투여 후, 중증 천식 마우스 폐에서 Gut 마이크로바이옴 변화에 의한 대사물질(아미노산, 지방산) 변화 분석을 위한 대사체 샘플 1세부에 제공
- 중증 천식 마우스 폐 면역 세포에서 단일 세포 전사체-Atac-seq 기반 상기 동정된 세포군 및 분자메커니즘 변화 분석을 위해, 항생제 투여 후 면역세포 분리하여 1세부에 제공
- 1세부에서 예측한 변화된 대사물질-세포군/분자메커니즘 상관관계 규명 및 진단/치료 유용성 검증
□ 활용계획 및 기대효과(응용분야 및 활용범위 포함)
과학·기술적 측면
• 중증 알레르기성 천식에 대한 분자 메커니즘과 약물 반응성 연구 및 진단/치료 분자마커 유효성 검증을 위한 마우스 모델 제공
• 중증 알레르기성 천식 관련 세포군 및 분자메커니즘 규명을 통한 중증 천식에 대한 진단/치료법 및 항생제 co-treatment 방법 제시
• 다른 면역 질환에 적용할 수 있는 면역 세포에 대한 단일 세포 다중 오믹스 분석 범용적 플랫폼 제공
사회·경제적 측면
• 중증 알레르기성 천식 치료의 한계를 극복함으로써, 환자의 삶의 질 향상, 사망자 경감, 치료비 절감 등의 효과.
• 중증 알레르기성 천식 진단/치료제 분야에서 새로운 산업 창출의 기반 마련 및 사업화를 통한 경제적 산업적 파급효과를 유도
(출처 : 요약문 2p)
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