생명/의료

상하이교통대, 광대역 벼흰빛잎마름병 내성 벼 육종 새 방법 개발

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상하이(上海)교통대 천궁유(陳功友) 연구팀은 유전자 편집을 통해 병균 "간첩 연락자"를 "소멸"시킴으로써 하이브리드쌀의 육종 연한을 대폭 단축시켜 1~2년 내에 안정적 유전 품종을 육종할 수 있게 되었다. 해당 성과는 "Cell" 산하 "Molecular Plant"에 게재되었다. 주요 식량작물인 쌀의 수확량 및 품질은 병해가 미치는 막대한 영향을 받으며 더 나아가 식량안전을 위협한다. 뿐만 아니라 병해를 통제하기 위해 대량 사용되는 화학농약은 환경오염 및 농약잔류 등 문제를 초래하여 식품안전을 크게 위협한다. 벼 수확량에 위협을 주는 주요 병해-벼흰빛잎마름병은 아시아, 라틴아메리카 및 서아프리카 등 수십 개 국가의 벼 재배 지역에서 광범위하게 발생하며 중국의 신장(新疆) 및 둥베이(東北) 북부 지역을 제외하고 기타 성(省)/시(市)의 벼 재배 지역에서 모두 발생하고 있다. 벼흰빛잎마름병은 일반적으로 10~20%의 벼 수확량을 감소시킨다. 병해가 심각한 지역의 벼 수확량은50%이상 감소되며 더 나아가 소출이 전혀 없다. 일반적인 육종 기술은 시간/인력 소모가 크며 안정적으로 유전되는 내병성 품종육종에 8~10년 시간이 소요될 뿐만 아니라 병 감수성 유전자를 발견하여 이용하기 어렵다. 연구팀은 벼 자체의 방어 시스템 증강을 통해 광대역 지속적 내병성 벼 신품종을 육종했다. 연구팀은 중국 벼 생산지역의 벼흰빛잎마름병 발생 논밭에서 수백 건의 벼흰빛잎마름병 원균주(Original strain)를 수집/분리한 후 유전체학적 및 분자생물학적 도구를 통해 복수의 강독성 균주에서 수십 개 TALE 단백질 코딩 유전자를 분리함과 아울러 독성을 측정함으로써 최종적으로 PthXo2-like라고 부르는 신형 주효과 TALE 단백질인 "간첩"의 작용 메커니즘을 규명했다. 연구팀은 병원균 효과 단백질인 "간첩"과 식물의 병 감수성 유전자인 "연락자" 사이 공진화 관계를 규명함과 아울러 양자 사이 공진화 과정을 차단하는 방법을 제안함으로써 식물이 광대역 내병성(RLS)을 획득하게 하는 새로운 육종 경로를 개척하여 작물의 내병성 상실 문제를 해결했을 뿐만 아니라 식량안전 및 식품안전을 보장하는데 새로운 아이디어를 제공했다. 연구팀은 현재 해당 기술을 우량 하이브리드쌀 모본 개량에 응용하고 있으며 1~2년 내에 안정적 유전 품종을 육종할 계획이다. 해당 고수확량 내병성 품종의 보급으로 농약 사용량을 급속으로 감소시키고 벼 생산 과정의 경제 및 인력 원가를 대폭 절감시킬 전망이다.

중증열성혈소판감소증후군 치료경로 발견

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중국과학원 우한바이러스연구소(생물안전거대과학연구센터) 펑커(彭珂)/샤오겅푸(肖庚富) 연구팀은 중국군사의학과학원 류웨이(刘玮) 연구팀과 공동으로 칼슘이온 통로 억제제 베니디핀(Benidipine) 등이 세포수준에서 중증열성혈소판감소증후군(hemorrhagic fever with renal syndrome virus, SFTS) 바이러스의 침입 및 바이러스유전체 복제를 유의적으로 억제할 수 있음을 발견했다. 해당 발견은 SFTS 치료에 효과적인 경로를 제시했다. 해당 성과는 "Cell Research"에 게재되었다. 연구팀은 SFTS 환자의 임상 빅데이터에 대한 후향성 연구를 통해 최초로 니페디핀(Nifedipine)이 환자 체내 SFTS 바이러스의 복제를 억제할 수 있고 또한 바이러스 감염 유발 사망률을 19.7%에서 3.6%로 감소시킴을 규명했다. SFTS는 근년에 중국에서 처음 발생해 한국, 일본 등 동아시아 지역에서 유행되고 있는 바이러스성 전염병이다. SFTS는 진드기매개 신형 분야바이러스(Bunyavirus) 즉, SFTS 바이러스 감염에 의해 유발된다. 현재 SFTS 바이러스 예방 백신 및 특이성 항바이러스약물이 부재한 상황이다. SFTS는 급성으로 발병하기에 임상 사망률이 12%~50%에 달한다. 또한 발병률이 해마다 상승하는 추세를 보이고 있어 2017년에 세계보건기구로부터 시급히 연구해야 할 주요 질환 목록에 추가되었다. 현재 특이성 항바이러스약물 개발이 시급한 과학문제로 되고 있다. 해당 연구는 SFTS 항바이러스약물 개발에 중요한 이론지침을 제공했을 뿐만 아니라 칼슘이온통로 억제제류 약물이 비교적 광범위한 항바이러스 효과를 보유할 수 있음을 제시했다.

나노 반응기를 이용한 췌장암의 쾌속적/정밀/안정적 검사 달성

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중국과학원 다롄(大連)화학물리연구소 류젠(劉健) 연구팀은 상하이교통대학 쳰쿤(錢昆) 연구팀과 공동으로 다기능 산화규소-백금 기반 나노 반응기를 췌장암 검사에 이용하는 방법을 혁신적으로 제안했다. 검사 결과, 검출된 표지자 특이성은 92%에 달함으로써 대사물질의 실시간 검출 및 분자형 분류를 달성했다. 이는 의학진단 분야에서 나노 반응기의 응용에 새 아이디어를 제공할 뿐만 아니라 췌장암 환자의 대사변화에 관한 새 관점을 제안함으로써 질병의 정밀진단에 잠재적 가능성을 제공했다. 해당 성과는 "Matter"에 게재됐다. 췌장암의 치사율은 비교적 높으며 미국에서의 발병률은 98%에 달한다. 효과적인 조기진단은 췌장암의 5년 생존율을 67%로 향상시킬 수 있다. 현재 혈중 CA19-9 등 특이적 단백질 생체표지자 검사를 통해 췌장암을 선별 검사하는데 해당 선별검사 과정에서 약 30%의 특이성밖에 발견하지 못한다. 따라서 췌장암 임상검사에서 시간이 길고 특이성이 차하며 조기 정밀검사가 어려운 등 문제점 해결은 관심사로 떠오르고 있다. 대사체학은 생화학적 방법의 최고 수준으로서 질환 표현형과 관련성이 가장 밀접하며 일반적으로 질병의 발병·진행 상황을 모니터링하는데 이용된다. 대사체학적 검사 방법으로 췌장암 검사 과정에 존재하는 문제를 효과적으로 해결할 수 있다. 하지만 혈액 샘플의 높은 복잡도 및 낮은 표지자 존재비 등 제한으로 임상검사에서 복잡한 샘플 전처리 방법으로 혈액 샘플에 대한 단백질 제거, 정제, 축적, 농축 등 처리를 수행한 후 분석 측정해야 한다. 나노 반응기는 마이크로/나노미터 규모의 공간을 제공할 수 있기에 저농도 생체표지자의 축적/농축 반응을 마이크로/나노미터 공간 범위내로 제한시킴으로써 낮은 존재비 샘플을 효과적으로 높은 존재비 샘플로 전환시킨다. 나노 반응기 구축 토대를 기반으로 연구팀은 다기능 백금 나노 반응기를 핵심으로 하는 대사물질 실시간 검출 및 분자형 분류를 달성할 수 있는 다기능 플랫폼을 구축했다.

신형 임상 정밀 약물사용기술 개발로 간암환자 생명 8~10개월 연장

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중국과학원 허페이물질과학연구원 류칭쑹(劉青松) 연구팀은 세계 최초로 환자 자체 암세포를 이용한 체외 약물민감성 검사 및 간암 임상치료 가이드 검증실험을 수행해 획기적 진전을 거두었다. 예비 통계 결과, 해당 기술로 치료한 환자의 무진행생존기간 중앙값(mPFS)은 일반요법 환자에 비해 8~10개월 연장되었다. 중국국가암센터가 2019년에 발표한 최신 자료에 따르면 중국의 연간 간암 발병률은 10만 명당 20~40명으로 전세계 연간 새 간암환자의 50%를 웃돈다. 현재 간암 임상치료 수단은 한계에 부딪혔는데 특히 중·말기 간암환자는 표준일차치료 방안이 적고 객관적 반응률(Objective Response Rate)이 낮으며 생존이득(Survival Benefit)이 제한적이다. 더욱이 안전하고 효과적이며 정밀한 임상치료 수단이 부족하여 임상 수요를 만족시키지 못하고 있다. 따라서 간암 수술 후 보조화학요법에 있어 기존 지침 내 약물의 임상 치료효과 발휘가 특별히 중요하다. 종양 하나하나가 다 독특하며 각각의 종양마다 시기별로 서로 다른 약물사용 방안을 필요로 하기에 환자별 맞춤형 정밀 약물사용 방안이 수요된다. 따라서 환자 개체 암세포 기반 정밀 약물치료 전략은 약물의 임상 치료효과를 높이는 효과적인 경로이다. 현재 어떻게 암을 효과적으로 치료할지가 세계적인 어려움이 된 가운데 선택한 약물마저 실효될 경우 환자는 소중한 치료시기를 놓쳐 생존의 희망을 잃게 된다. 간암 임상치료에서 부딪힌 어려움을 해결하기 위해 연구팀은 1세대 암세포 체외 증식의 핵심기술을 기반으로 임상 수요로부터 출발해 암환자 자체세포 고속대량 체외 약물민감성 검사방법 기반 종양 임상 정밀 약물사용기술을 개발했다. 해당 기술은 임상 종양환자 특히, 약물사용지침 가이드라인이 결여된 중·말기 환자의 "무슨 약 복용"에 과학적인 의사결정 가이드를 제공했다. 아울러 검사약물 커버 범위가 넓고 유효율이 높으며 맞춤성이 강한 등 장점이 있다.

난징이공대, 마이크로형 "혈전 탐지기" 개발

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최근, 난징(南京)이공대학교 화공대학 펑장치(馮章啟) 연구팀은 특수한 생체재료로 두께가 정상 혈관의 십분의 일 밖에 안 되는 플랙시블 센서를 제조했다. 해당 센서를 혈관 또는 심장 주변에 장착할 경우 체외 설비를 통해 혈전 형성 초기, 중기 및 말기 전신 혈압의 미세한 변화를 또렷하게 기록할 수 있기에 혈전 위치를 정확하게 확정할 수 있다. 해당 기술은 단계적 성과를 거둠과 아울러 동물 임상의학 평가를 완료했다. 해당 성과는 "ACS Nano"에 게재됐다. 심혈관계 질환은 인간 건강을 위협하는 주요 요인이다. 해당 질환에 대한 예측 및 수술 후 추적은 임상에서 해당 질환을 효과적으로 진료하는 핵심이다. 하지만 현재 다양한 분자검사 및 영상학적 기술은 여전히 정밀 식별 기능이 결핍하다. 연구팀은 두께가 200μm에 불과한 고효율 유연성 나노섬유 재료를 이용했다. 해당 재료는 압력의 세기 변화를 정밀하게 감지한 다음 다시 전압 형식으로 나타난다. 동시에 뛰어난 안정성, 민감성 및 생체적합성을 보유한다. 연구팀은 해당 나노섬유 재료를 이용해 유연성 삽입식 압력센서를 제조함과 아울러 동물실험 과정에서 해당 압력센서를 성돈(Adult swine)의 말초혈관 및 심장 부위에 삽입하여 실시간/정밀한 혈압 변화 신호를 획득했다. 향후 해당 플랙시블 센서를 심혈관 수술 과정에서 환자의 체내에 삽입할 경우 무선신호 발생기를 통해 환자 및 의료진은 핸드폰으로 심혈관계의 병변 상황을 실시간으로 요해할 수 있다. 이외에도 해당 정밀 "압력계"를 두개압, 신장압, 안압 측정 등 분야에 이용할 수 있다.

식물 miRNA 종합 데이터베이스 구축

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최근 베이징시농림과학원 양샤오쩡(杨效曾) 연구팀은 베이징대학 생명과학원과 공동으로 저급 수생식물에서 고급 피자식물까지 88종 식물의 소분자 RNA 데이터를 심층적으로 발굴하는 한편 해당 식물 miRNA에 대한 체계적 검정, 주해, 분석을 통해 지금까지 세계에서 가장 종합적이고 포괄적인 식물 miRNA 데이터베이스—PmiREN를 구축했다. 해당 성과는 "Nucleic Acids Research"에 접수되었다. miRNA(microRNA 약어)는 진핵생물에 광범위하게 존재하는 비암호화 RNA이다. 성숙된 miRNA는 20~22개 염기만 보유하는 단일 사슬 소분자 RNA로서 단백질 등 대분자에 비해 분자량이 아주 작은 "소분자"이다. 2002년에 첫 번째 식물 miRNA가 발견된 이후 식물의 성장, 발육 및 외부환경에 대한 자극반응 등에 miRNA가 관여함을 발견했다. miRNA 기능 연구가 심화됨에 따라 "일부 miRNA 발현 변화를 통한 작물 생산량 유의적 향상" 등과 같은 miRNA를 둘러싼 작물형질개량 성과가 여러 차례 세계 최고 권위학술지에 게재되었다. 현재 식물학계는 miRNA가 식물 거의 모든 생명과정에 관여한다고 보고 있다. 식물 miRNA 종합데이터베이스—PmiREN는 다음과 같은 뛰어난 특징이 있다. 첫째, 완전한 miRNA 정보를 담고 있는바 수생식물부터 피자식물까지 도합 88개 종을 포함시켰다. 둘째, 최초로 대량 작물 중 특이 miRNA를 발견했다. 새로 구축한 데이터베이스에는 최초로 발견된 miRNA만 16,000개에 달하는데 그 중 대부분은 옥수수, 벼, 밀 등 주요작물에서 최초로 발견된 것이다. 해당 miRNA는 주요 농업형질과 잠재적인 연관이 있으므로 관련 miRNA 기능 발굴은 작물의 농업형질 개량에 중요한 응용가치가 있다. 셋째, 종합 데이터 발굴을 통해 miRNA 유전자집단 정보, 발현정보, 공선성 분석 결과, 표적유전자 예측 결과 등을 포함한 miRNA 관련 정보를 대량 획득했다. 그리고 전반적이고 상세하며 직관적인 정보 표현 연구를 수행했다. 넷째, 다양한 데이터베이스 검색 방식을 제공하여 사용자로 하여금 데이터베이스의 모든 데이터를 간편하게 다운로드할 수 있게 하였다. PmiREN 데이터베이스는 오픈하여 3개월이란 짧은 기간에 전세계 20여개 국가, 150여개 지역으로부터 접속되었고 접속량은 56,000회를 초과하는 등 국내외 학계의 광범위한 관심을 받고 있다. 동 데이터베이스 출현은 식물 miRNA 진화를 체계적으로 연구하고 새 miRNA 기능을 발견하는데 튼튼한 기반을 마련했다. 앞서 연구팀은 대량 NGS 데이터로부터 식물 miRNA를 정확히 감정하기 위한 체계적 연구를 수행하여 효과가 뚜렷한 방법—miRDP 계열 도구(miRDeep-P 및 miRDeep-P2)를 개발했다. 동 계열의 방법은 식물 miRNA를 감정·분석하는 세계적인 표준방법으로 자리매김했다. 2018년 말에 연구팀이 기존 방법을 체계적으로 업그레이드시켜 얻은 새 방법은 밀과 같이 게놈이 크고 복잡한 식물의 miRNA 감정·주해를 해석하는 면에서 기능이 전면적으로 제고되었다. 뿐만 아니라 예측 민감도와 정확도를 향상시켰고 연산시간을 대폭 줄였다. 해당 계열의 성과는 국제생물정보학 "Bioinformatics"에 게재되었다. 그외 옥수수근충의 miRNA를 체계적으로 발굴하고 감정하였으며 동물 특히, 곤충 miRNA의 변화를 비교하였다. 해당 연구는 miRNA를RNA 간섭의 담체로 이용하는 새 내충 기술 개발에 기반을 마련했다. 해당 성과는 "Genomics, Proteomics & Bioinformatics"에 접수되었다.

중국 첫 탄소이온 치료 시스템 등록 출시 허가

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2019년 9월 29일, 중국과학원 근대물리연구소(이하 근대물리소로 약칭) 및 그 지주회사 란저우커진타이지(蘭州科近泰基)신기술유한책임회사가 공동으로 개발한 "탄소이온 치료 시스템"이 제3류 의료기기 제품등록 허가를 받았다. 간쑤성(甘肅省) 우웨이(武威)종양병원에 설치된 해당 제품은 중국 첫 국가약품감독관리국의 허가를 받고 등록된 중국산 탄소이온 치료 시스템이다. 중이온빔은 독특한 물리학적 및 생물학적 특성을 보유하고 있으며 이상적인 방사선치료용 빔(Beam)으로 인정되고 있다. 중이온 치료는 정밀, 고효율 및 안전성을 보유한 선진적인 방사선치료 방법이다. 탄소이온 치료 시스템은 첨단기술 기반 대형 의료기기로서 수천대의 다양한 전문 설비를 포함하고 가속기, 핵탐지, 의학진료 등 관련 기술을 융합했으며 탄소이온빔 제공에 의한 악성 고형종양 치료에 이용된다. 근대물리소는 많은 대형 중이온가속기 장치를 구축함과 아울러 중이온가속기 장치를 기반으로 중이온 물리 및 관련 응용 연구를 수행하고 있다. 1993년 후 근대물리소는 첨단 가속기 기술 및 핵탐지 기술 연구개발, 중이온빔 치료 관련 생물학적 기초연구, 관련 의료기관과 공동으로 수행한 임상 전기연구(Biographical research) 경험 축적을 통해 고수준의 중이온 치료 기술 인재 연구팀을 육성함과 아울러 관련 핵심 기술을 파악했다. 근대물리소가 개발한 자체 지식재산권을 보유한 탄소이온 치료 시스템은 사이클로트론 주입과 싱크로트론 가속 결합, 전하분리 주입 기반 기술 로드맵을 이용하고 컴팩트형 싱크로트론 가속기, 복합치료 형식 및 맞춤형 치료실 배치 등 독특한 설계를 통해 국외 제품의 특허독점 국면을 개변시켰으며 가격대성능비를 향상시키고 운영 유지보수 비용을 절감시켰다. 중국산 탄소이온 치료 시스템의 산업화 및 임상응용은 암 정밀의료, 첨단 장비 제조 및 운영 유지보수 서비스를 일체화한 이온 의료 산업을 이끌 전망이다.

에이즈 바이러스 RNA에 대한 형광표지 구현

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중국과학원 우한바이러스연구소와 우한대학은 공동으로 에이즈 바이러스 RNA에 대한 형광표지가 가능한 신형 양자점 나노 비콘(Beacon)을 성공적으로 구축했다. 해당 성과는 "Journal of the American Chemical Society"에 게재되었다. 해당 신형 양자점 나노 비콘은 원자가 상태 제어가 가능하고 생세포 내 단일 RNA 시각화 검출을 구현했다. 연구팀은 해당 비콘을 사용해 에이즈 바이러스 입자 내 단일 RNA 형광표지 및 단일 바이러스 탈외피(Uncoating) 과정의 동적 추적을 수행했다. 이외 동 기술은 기타 핵산서열 형광표지 및 검출에도 사용 가능해 저농도 핵산 고민감도 검사, 생세포 내 핵산 표지 및 이미징 분석을 구현할 수 있다. 생세포 내 단일 RNA 검출 및 추적은 질병 진단, 바이러스 감염 메커니즘 연구 등에 중요한 의미가 있다. 양자점 나노 비콘은 단일 RNA 검출 및 추적에 광범위하게 사용되는 기술이다. 해당 신형 양자점 나노 비콘은 관련 연구에 새 경로를 제공했다.

푸단대학간암연구소, 중국인 간암 발병·진행 메커니즘 최초로 규명

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최근 푸단대학[중산(中山)병원]간암연구소 판자(樊嘉) 연구팀은 중국과 서양의 간암 돌연변이스펙트럼(mutation spectrum) 간 차이점을 최초로 규명함과 아울러 B형간염 관련 간암에 대한 멀티오믹스(multi-omics)/다층차/다차원적 체계적 분석을 달성하였다. 간암은 중국에서 발병률 4위, 사망률 2위의 악성종양이다. 전세계 연간 간암 신발병 및 사망 병례에서 중국이 50% 이상을 차지한다. 또한 약 85%의 중국 간암환자가 B형간염바이러스 감염 배경을 지니고 있다. 연구팀은 중국인 간암 특성에 근거해 간암환자를 대사 구동형, 미세환경 이상형, 증식 구동형 등 3가지 아형으로 나누었는데 아형별 임상 예후 및 잠재적 치료 표적은 뚜렷하게 구별되었다. 해당 연구는 간암 예후 판단, 분자형 판정, 맞춤형 치료에 정확한 지침을 제공할 전망이다. 해당 성과는 국제 최고 생명의학저널 "Cell"에 온라인으로 게재되었다. B형간염 관련 간암에 대한 대표본 파노라마 다층차적 분석은 기존에 보고된바가 없었다. 동 연구소에서 생산된 고품질 빅데이터는 많은 간암 임상/기초 연구자에게 도움을 줌과 아울러 간암 연구 분야 발전을 유력하게 촉진할 전망이다. 연구팀은 연관성 분석(association analysis) 및 생물학 실험을 통해 간암 분자 특성 및 발병·진행 메커니즘을 전반적으로 해석했다. 또한 중국인 간암 데이터 기반 임상 중개연구의 필요성을 제시했다. 해당 연구는 간암 발병·진행 메커니즘에 대한 보다 심층적인 탐구 및 맞춤형 간암 정밀진료에 새 희망을 가져다주었다. 중국의 대부분 B형간염 환자는 중의약 치료를 받은 적이 있는데 부당한 중약 사용은 간암 발병·진행과 어느 정도 연관성이 있다. 연구에 따르면 35% 간암 샘플에 아리스토로크산(Aristolochic Acid) 유도 유전자 돌연변이 표지성이 함유된 것으로 나타났다. 연구팀은 아리스토로크산의 간암 유발작용을 감안해 임상에서 아리스토로크산을 함유한 중초약을 신중하게 사용할 것을 권장하고 있다. 해당 연구는 간암 발병·진행에서 대사이상(error of metabolism)의 중요작용을 체계적으로 제시했다. 연구팀은 앞으로 관련 메커니즘 및 중개경로에 대한 연구를 심층적으로 수행할 계획이다. 이번 연구에서 적지 않은 환자의 혈액샘플을 채집하였는데 향후 3가지 아형 분류에 근거해 해당 혈액샘플로부터 다양한 생물표지자를 찾아내 임상의사의 정밀 진단·치료에 도움을 줄 예정이다.

두 가지 종류의 단일세포 ChIP-seq 기술 개발로 세포운명 결정 메커니즘 규명

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베이징대학 분자의학연구소, 베이징대학-칭화대학 생명과학연합센터 허아이빈(何愛彬) 연구팀은 다양한 프로젝트 연구 요구, 발달 및 질환 상태에서 세포운명 결정 조절 메커니즘 해석에 적합한 두 가지 종류의 보편적이고 조작이 간단한 완전히 다른 풍격을 보유한 2개 종류의 단일세포 ChIP-seq 기술을 개발했다. 해당 성과는 "CoBATCH for high-throughput single-cell epigenomic profiling"라는 제목으로 "Molecular Cell" 및 "Profiling chromatin state by single-cell itChIP-seq"라는 제목으로 "Nature Cell Biology"에 게재됐다. 다세포생물은 동일한 게놈을 보유한 다양한 세포 유형으로 구성된다. 기관조직의 발달 과정에서 세포 상태 및 세포운명을 결정하는 메커니즘은 해당 분야의 관심사로 떠오르고 있다. 발달 과정 또는 질병 상태에서 후성유전학적 요인(DNA 서열을 변화시키지 않는 상황에서 유전자 발현 변화 또는 표현형을 유발할 수 있는 요인)은 세포운명의 결정에서 핵심 역할을 일으킨다. 세포 유형 및 기능 이질성은 흔히 유전자 발현 조절을 통해 구현된다. 현재 해당 연구는 주로 단일세포 전사체 수준에 집중되었으며 또한 단일세포 수준에서의 후성적 조절 메커니즘 해석도 매우 적다. 따라서 단일세포, 전체 게놈 범위에서 히스톤 수식 및 전사인자가 어떻게 세포계보(Cell lineage)의 발생, 운명 결정을 조절하는 지에 대한 연구가 부족하다. 염색질 면역침강(ChIP-seq)은 후성유전학적 조절을 연구하는 주요 기술 방법으로서 전체 게놈 범위에서 DNA-단백질의 상호작용을 포획할 수 있다. 하지만 실험 원리 및 기기 설비의 제한으로 ChIP-seq 기술이 단일세포 수준에서의 연구 및 응용은 제한되었으며 현재 보편적이고 조작이 간단한 고품질의 단일세포 ChIP-seq 기술이 결핍하다. 해당 기술 어려움을 해결하기 위해 연구팀은 다양한 실험 전략을 이용하여 CoBATCH 및 sc-itChIP라고 부르는 두 가지 종류의 신형 단일세포 ChIP-seq 기술을 개발했다. CoBATCH는 융합단백질 PAT(Protein A-Tn5)를 이용해 항체와 결합된 특정 게놈 영역을 식별하고 절단할 수 있을 뿐만 아니라 조합 바코드 표지 단일세포 기술을 결합하여 고투과성 단일세포 포획을 달성할 수 있다. sc-itChIP는 Tn5를 이용해 게놈을 균일하게 절단한 후 면역침강을 통해 표적 게놈 단편을 축적할 수 있다. 연구팀은 CoBATCH 단일세포 기술을 이용해 최초로 생쥐 배아 10개 서로 다른 기관(심장, 간, 폐, 좌뇌, 우뇌, 후뇌, 신장, 피부, 근육 및 소장)의 내피세포계보 발육, 분화 및 기능 이질성을 해석했다. 또한 단일세포 itChIP 및 단일세포 전사체 데이터를 통해 심장 줄기세포가 심근 및 내피세포 방향으로 분화되는 과정에서 세포 유형 특이성 증폭자(Enhancer)가 세포운명 결정을 조절하는 메커니즘을 규명했다. 연구팀은 고투과성 샘플의 단일세포 ChIP-seq 기술-CoBATCH을 개발함과 아울러 itChIP 기술도 개발하여 초기량이 수십 개밖에 안 되는 단일세포 샘플 포획에 이용함으로써 희소성 세포 샘플(예를 들어 이식전 배아 등)의 후성적 조절 이질성 연구에 새 기술 방법을 제공했다. 해당 두 가지 종류의 단일세포 ChIP-seq는 세포운명 결정 등 가장 본질적인 발육 생물학적 문제 해결 및 복잡한 질병 발생 과정 해석에 강유력한 기술 방법을 제공할 전망이다.