‘Chromatin epi-glue’ 기술은 핵 안에 존재하는 유전정보 의미를 포함한 염색체 (Chromatin) 용어와 epi-glue의 epi는 후성유전학 (epigenetics)에서 가져와 새롭게 명명하였습니다. 줄기세포치료 분야에서 DNA 서열을 직접 건드리지 않고도 유전되는 현상인 후성유전학 신호를 glue 기술로 붙이고 연결하여 효과를 보는 바이오 소재를 개발하고자 합니다. 줄기세포치료는 1세대/ 2세대/ 3세대를 거치며 발전하고 있지만, 각각 분화능력 한계/ 분화를 시키려다 암 발생 가능성 증가/ 치료의 메커니즘을 모른다는 것이 한계입니다. 세포치료제는 고장 난 세포 자체를 고치는 것이라 분명 많은 hurdle이 있지만, 환자 개개인에 맞춤형으로 부작용을 최소화하며 효능을 극대화 할 수 있기에 메커니즘에 기반을 두고 이 장점을 극대화하는 기술이 절실합니다. 

특히, 줄기세포라고 하는 시스템은 만능성이 있기에 특정 조직으로 재생이 가능한 매력적인 세포치료제 분야입니다. 그러나 현재까지 만능성을 특화된 조직으로 가도록 다양한 신호를 끄는 (Silencing) 후성유전학은 알려져 있지만, 특정 조직으로 가라고 하는 신호를 켜는 후성유전학은 비교적 알려져 있지 않았습니다. 또한, 2012년 노벨상을 받은 유도만능줄기세포 (iPSC)도 4개의 인자를 도입하면 분화가 가능하다고 하지만, 이 4가지를 각각 넣는다는 것은 발현 수준을 맞추기도 어려울 뿐 아니라, 넣어주는 factor에 부작용 (암)을 유발하는 물질도 포함되어 있어 기존 치료제의 한계를 야기하였습니다.

저희 팀에서 개발하고자 하는 Chromatin epi-glue 기술은 유전자 각각을 발현하는 level보다 한 단계 상위 level인 유전자의 프로모터에서 일어나는 현상을 one-step으로 조절하고자 하는 독창적 시도입니다. 즉, 특정 조직에서만 필요한 다양한 factor들의 공통된 upstream을 찾아서, 히스톤에서 크로마틴이 풀려 하위 유전자를 발현할 수 있는, 그 풀리는 후성유전학 신호를 epi-glue로 묶어서 single-step으로 조절하고자 하는 것입니다. 후성유전학은 히스톤의 변화를 야기하며 히스톤에 감겨져 있는 크로마틴을 감았다 풀었다 하는 것으로, 많이 풀리게 해야지만 하위 유전자들을 발현시키고 이 때 2개 이상의 신호가 연결되어야 합니다. Epi-glue라는 용어에서도 알 수 있듯이, 1차와 2차 후성유전학 신호를 glue로 붙이고 연결해서 특정 조직으로 선택적으로 가는 세포를 재생하고자 하는 것이 이번 연구의 최종 목표입니다.
이러한 Chromatin epi-glue는 기존 줄기세포치료제가 가지는 분화능력의 한계, 효능이 일어나는 메커니즘의 부재, 암 발생 부작용 증가, 편의성 부족의 단점을 해결할 수 있는 실마리가 될 것이라고 기대합니다.

그림 1. 신개념 ‘Chromatin epi-glue’ 기술 기반 세포치료제 개발 개념도