[유전체분야 최근연구동향] 단일세포분석(single cell analysis)

개별 세포의 유전정보를 확보하고 분석하여,

유전체 기반 정밀의료·맞춤치료를 가능하게 하는

“단일 세포 분석(single cell analysis)”

(연세대학교 김락균)

[연구배경]

​○ 경제·사회적 변화

  - 보건의료의 패러다임 변화(의료공급자/치료 중심에서 의료소비자/개인화된 맞춤형 의료로 변화)

  - 개인화된 맞춤형 의료를 위한 개별 유전체 기반 정밀의료의 사회 경제적 수요 증가

  - 유전체 기반 정밀·맞춤치료는 질병의 진단 및 치료방법의 선별뿐만 아니라, 질병의 조기 발견 및 예방까지 가능하다는 점에서 이에 대한 수요가 점차 늘어날 것으로 예상

○ 기술⋅산업적 변화

  - DNA 및 단백질 분석기술과 이를 대규모로 처리하고 이해하려는 생물정보학 급속도로 발전

  - 유전정보와 질병의 관계에 대한 생물학 및 의학정보가 쌓여감에 따라, 유전자 수준에서 질병의 진단 및 치료가 가능하다는 의견 대두

  - 한 개인의 모든 세포는 동일한 유전체를 지닌다는 지난 수십년간의 믿음과 달리, 동일한 세포에서 유래된 세포들이더라도 다양한 유전 변이를 가지는 개별 세포로 분화한다는 사실에 주목

  - 유전변이가 생긴 개별 세포들이 축척될 경우 암ㆍ노화 등의 질환으로 이어질 수 있으므로, 개별 세포의 유전정보를 확보하고 분석하는 “단일 세포 분석​(single cell analysis) 필요성 증가

  - 유전체 기반 정밀·맞춤치료를 위한 단일 세포 분석 기술의 확립 필요

[연구내용 [단일 세포 분석 기술(single cell analysis)]

  - 다양한 세포를 포함하고 있는 샘플의 유전체 정보를 동시에 분석하는 기존의 분석방식과 달리 단일세포를 분리하여 유전체 정보를 분석하는 기술

        <BioINwatch: 15-53 및 MIT Technology Review. Can We Identify Every Kind of Cell in the Body에서 인용>

[국내외 연구동향 및 전망]

   - 삼성서울병원 박웅양 교수와 서울대학교병원 한원식 교수팀은 단일세포분석 기술을 이용하여 유방암 환자의 항암 면역 치료반응과 종양의 발달 및 전이에 필요한 세포의 특징을 규명함

   - 국내의 단일 세포 분석 연구는 시작단계로 여러 기관에서 관심을 가지고 일을 진행하려 하고 있음

   - 캠브리지 브로드연구소의 Aviv Regev 박사 연구팀은 단일세포 염기서열 분석법을 이용해 알려지지 않은 새로운 종류의 세포를 밝혀냄

      * 연구팀은 단일 세포를 분석하기 위해 유체 시스템을 이용한 마이크로 컨베이어 벨트에서 단일세포를 분리한 뒤 유전정보를 분석

   - 스탠포드의 Stephen Quake 박사 연구팀은 단일 세포 분석기술을 이용하여 466개의 서로 다른 뇌세포를 찾아냄

   - 오스트리아의 Kikue Tachibana-Konwalski 박사와 MIT의 Leonid Mirny 박사의 공동연구팀은 단일 세포 분석 기술을 이용하여 oocyte에서 zygote로 분화시 일어나는 게놈의 3차원적인

      구조 변화를 분석함

   - 마운트 사이나이의 Miriam Merad 박사팀은 단일 세포 분석 기술을 이용하여 초기 폐암 발병시 선천적 면역 세포들의 유전 정보의 변화를 분석함

[기술현황 및 경쟁력 분석(SWOT)]