우리 몸을 구성하는 수십조 개 세포들은 모두 하나의 세포로부터 복제가 되었으므로 모두 같은 DNA 시퀀스를 물려받게 된다. 그러나, 복제와 분화를 거치면서 생긴 체세포 변이가 누적되어 각 세포들은 고유의 DNA 시퀀스를 가지게 됨. 최근 단일세포 분석기술의 발전으로 개별세포의 전사체 분석과 동시에 이들 세포의 체세포 변이를 검출할 수 있게 되면서, 세포들간의 계보를 추적할 수 있게 되었다. 그러나 아직까지 다양한 세포종류의 개별세포 계통을 추적할 수 있을 정도로 해상도가 높지 않다. 본 과제는 미토콘드리아에 누적된 체세포변이 패턴을 이용하여 고배율로 단일 세포들간 계보를 추적하는 기술을 개발하고, 이를 질병 세포의 계보도를 구축하는 데 적용하고자 한다.

이를 위해서 첫째, 고해상도 단일세포 계통추적 및 전사체를 동시에 분석할 수 있는 기술을 개발하고, 둘째, 다양한 조직에 존재하는 세포종류 동정 및 이들간의 계보도를 구축하고, 셋째, 질병의 병인 세포 및 핵심 조절 유전자 동정하여 세포간 계보를 조절할 수 있는 연구를 수행하고자 한다.

본 연구를 통해 개발하게 될 고배율 단일세포 계통추적 기술은 여러 세포종류의 정상 분화과정, 암세포의 클론 진화과정, 면역 세포의 클론확장 과정을 연구하는 데 활용될 수 있다. 궁극적으로는 본 계통추적 기술을 통해 하나의 세포에서 성체의 모든 세포로 분화해가는 과정의 기작과 조절 유전자를 밝혀내는데 활용될 수 있다.