About our Laboratory
Stem cell-based therapy and precision medicine using human stem cells has emerged as a promising strategy to treat various incurable diseases. Human mesenchymal stem cells (hMSCs) are a desirable cell source for clinical application due to their self-renewal capacity, easy obtainability and the lack of safety concerns, such as tumor formation. However, methods to convert hMSCs into neural cells, such as neural stem cells (NSCs), are inefficient, and few if any studies have achieved efficient reprogramming of hMSCs into functional neurons and glial cells.
Our main research goal is to develop and optimize highly efficient induction protocols to generate neural cells, such as NSCs and GABAergic neurons, and glial cells based on cell signaling mechanisms of neural/glial differentiation. We use animal models of neurological disorders, such as Alzheimer’s disease and stroke, to obtain clinically useful information of our directly converted hMSCs. We are also working on establishing in vitro disease modeling of psychiatric disorders, such as schizophrenia.
Another project focuses on signal transduction mechanisms of apoptosis, neuronal differentiation, and nerve regeneration via neurotrophic factor receptors. Specifically, we are interested in delineating interactions between known and novel factors involved in downstream signaling pathways of neurotrophic receptors.
Finally, we are also working on developing microfluidic chips for efficient sorting of the subpopulations of hMSCs with high multipotency to increase the effectiveness of cell therapy.
본 연구실의 주요 연구목표는 저분자 화합물과 신경성장인자 등 신호전달물질이나 분화관련 유전자를 도입하는 방법 등을 이용하여 사람 성체줄기세포에서 신경세포 및 교세포로의 분화를 조절하는 신호전달 체계를 분석하고, 줄기세포의 신경세포/교세포로의 분화유도와 최적의 분화조건을 확립하는 것입니다.
더 나아가 줄기세포에서 분화된 신경세포/교세포를 다량으로 확보하고, 퇴행성 뇌질환 동물모델에 이식하여 신경재생 효과를 연구하고자 합니다. 또한, 환자 유래 줄기세포에서 분화유도된 신경세포/교세포를 이용하여 조현병 등 신경정신질환의 환자
맞춤형 치료 플랫폼을 개발하고자 합니다.
다른 연구목표는 신경성장인자 수용체에 의한 신호전달체계에서 기존에 알려진 인자들 간의 상호 작용뿐만 아니라, 새로운 상호작용과 신호전달과정에서의 역할을 규명하여 신경성장인자가 신경세포 보호, 분화 및 신경재생에 관여하는 기작을
구체적으로 밝히는 것입니다.
마지막으로 자가증식능과 분화능이 우수한 사람 성체줄기세포를 선택적으로 분리하여 세포치료의 효율 증대에 기여할 수 있도록, 미세유체칩 (microfluidic chip filtration)을 이용한 효율적인 사람 중간엽줄기세포의 크기별 분리 및 분석 연구도 공동 연구를 통하여 활발히 수행하고 있습니다.
Our Research Goal
1. Direct reprogramming of human adult stem cells into specific cell types, such as neurons and glial cells, and delineating underlying mechanisms
2. In vitro disease modeling to develop precision medicine for neuropsychiatric disorders, such as schizophrenia
3. Therapeutic applications of directly converted human adults stem cells for neuroregeneration using animal models of neurological disorders, such as Alzheimer’s disease and stroke
4. Signal transduction mechanisms of apoptosis, neuronal differentiation, and nerve regeneration via neurotrophic factor receptors
5. Stem cell sorting using microfluidic chip
1. 사람 성체줄기세포에서 신경세포 및 교세포 등 특정 기능성 세포로의 분화 유도 및 이를 조절하는 신호전달 체계 분석
2. 조현병 등 신경정신질환의 환자맞춤형 치료법 개발을 위한 in vitro disease modeling과 다중오믹스 기반 바이오마커 발굴 연구
3. 사람 성체줄기세포에서 분화된 특정 기능성 세포를 알츠하이머병과 뇌졸중 등 퇴행성 뇌질환 동물모델에 이식한 후 신경
재생 기전 연구
4. 신경성장인자 수용체에 의한 세포 사멸, 분화 및 신경재생 관련 신호전달체계 연구
5. Microfluidic chip filtration을 이용한 사람 성체줄기세포의 효율적 분리
Various effects of mesenchymal stem cells (Castillo-Melendez et al. 2013)