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연구실 탐방

238th - FEB 2022
AstraZeneca
Biopharmaceutical development
AstraZeneca는 미국 Maryland주의 Gaithersburg에 위치한 다국적 제약회사입니다. 스웨덴의 AstraAB와 영국의 Zeneca의 합병이 후 미국의 Medimmune을 인수하여 만들어진 다국적 기업인 만큼 현재 영국의 Cambridge, 스웨덴의 Gothenburg, 그리고 미국의 Gaithersburg 이렇게 3곳의 메인 캠퍼스를 가지고 연구와 생산을 진행하고 있습니다.
특별히 제가 속한 Biopharmaceutical development(BPD)는 AstraZeneca의 여러가지 바이오 의약품을 개발 생산하는 부서입니다. 기존의 small molecule 에서 출발한 신약의 개념은 최근에는 다양한 drug modality 확장으로 RNA, monoclonal antibody, cell 과 같은 다양한 형태의 신약으로 그 범위가 넓혀지고 있습니다. 줄기세포도 이러한 새로운 형태의 치료방법으로 기존의 치료방법으로는 치료하지 못하였던 많은 질병에 새로운 치료방법으로 개발되고 있습니다. 이러한 여러가지 세포 치료의 개발과 발전으로 AstraZeneca도 기존의 monoclonal antibody 치료제 뿐 만 아니라 CAR-T group을 비롯하여 stem cell group을 새롭게 만들어 여러가지 관련 연구를 진행하고 있습니다.

현재 AstraZeneca의 stem cell group에서는 줄기세포의 대량 생산에 관한 연구를 주로 하고 있습니다. 치료를 위한 임상 적용에는 많은 양의 줄기세포가 필요하지만 현재까지 진행되어온 많은 연구들이 이러한 대량 생산에 필요한 기술의 개발이 아직까지는 여러 가지로 미흡하기 때문에 bioreactor를 이용한 줄기세포의 대량 생산과 분화 방법들에 대하여 촛점을 맞추어 연구를 진행하고 있습니다. 실제 치료를 위해서는 환자 한 명당 1조 (10^9)개의 세포를 필요로 합니다. 하지만 이러한 대량의 세포 생산은 기존의 줄기세포 배양 방법으로는 많은 어려움이 있기 때문에 새로운 배양법을 개발이 필요합니다. 또한 개인적으로 오랜 시간 관심을 가지고 연구하고 있는 주제는 크게 두가지입니다.

2-1. 세포내 에너지 생성 기관인 mitochondria와 연관된 줄기세포 metabolism의 이해
많은 줄기세포에서는 mitochondria의 비활성화로 인해 mitochondrial OXPHOS가 아닌 glycolysis pathway를 이용해 세포 내에 필요한 에너지를 생성하고 있습니다. 특별히 acetylation은 이러한 mitochondria의 function을 조절하는 매우 중요한 (post-translational modification) PTM중 하나로 알려져 있습니다. 이러한 acetylation의 조절을 이용한 줄기세포의 metabolism의 변화와 이를 적용한 줄기세포의 생산 방법에 관심을 가지고 연구를 수행하고 있습니다.
작년에 코센 브릿지 포럼에서 해당연구에 대하여 발표하였습니다. 관심이 있는 분은 하단의 영상을 참고하시기 바랍니다.



a. Han MJ, Chiu DT, Koc EC. Regulation of mitochondrial ribosomal protein S29 (MRPS29) expression by a 5'-upstream open reading frame. Mitochondrion. 2010 Apr;10(3):274-83. PubMed PMID: 20079882.
b. Han MJ, Cimen H, Miller-Lee JL, Koc H, Koc EC. Purification of human mitochondrial ribosomal L7/L12 stalk proteins and reconstitution of functional hybrid ribosomes in Escherichia coli. Protein Expr. Purif. 2011 Jul;78(1):48-54. PubMed PMID: 21453772.
c. Han MJ, Koc EC, Koc H. Post-translational modification and mitochondrial relocalization of histone H3 during apoptosis induced by staurosporine. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2014 Jul 18;450(1):802-7. PubMed PMID: 24952159.
d. Cha Y*, Han MJ*, Cha HJ*, Jeong HC, Zoldan J, Burkart A, Kim CH, Kahn CR, Langer R, Guarente LP, Kim KS. Metabolic control of pluripotent stem cell fate and function by deacetylase SIRT2. Nature Cell Biology 2017 (* These authors contributed equally to this work.)
e. Metabolic switching in pluripotent stem cells reorganizes energy metabolism and subcellular organelles. O’Reilly C, Cho JH, Qi Q, Peters J, Fukuda Y, Frase S, Peng J, Schuetz J, Cheng Y, Yoon SO, Han MJ. Exp. Cell Res. 2019 vol. 379. pp 55-64.


2-2. 줄기세포를 이용한 질병의 모델링과 치료
여러가지 유전 질환의 경우 아직도 질병의 정확한 메카니즘적 이해와 마땅한 치료법이 없는 것이 현실입니다. 환자 유래 줄기세포를 이용해서 질병의 모델링을 확립하고 이러한 환자 유래 줄기세포를 이용한 특정 세포로의 분화를 통해서 신약 개발에 필요한 drug screening과 치료방법이 될 수 있는 유전자 치료/세포 치료를 위한 도구로 이용 가능 하기 때문에 줄기세포를 활용한 연구 범위는 무척이나 다양합니다. AstraZeneca는 기초 과학에도 많은 연구비를 지원하고 있어 개인적으로 이러한 연구를 지속할 수 있습니다. 현재 저는 shark tank grant와 co-op student grant를 회사로부터 지원받고 있습니다.

a. Ercan E, Han J, DiNardo A, Winden K, Han MJ, Hoyo L, Saffari A, Leask A, Geschwind D,Sahin M. Neuronal CTGF/CCN2 regulates myelination in mouse model of Tuberous Sclerosis Complex (TSC). J. Exp. Med. 2017 Mar 6;214(3): 681-97. PubMed PMID: 28183733.
b. Sundberg M, Tochiksky I, Buchholz D, Winden K, Kujala V, Kapur K, Cataltepe D, Turner D, Han MJ, Woolf C, Hatten M, Sahin M. Purkinje cells derived from TSC patients display hypoexcitability and synaptic deficits associated with reduced FMRP levels and reversed by rapamycin. Molecular Psychiatry 2018 vol. 23 (11). pp 2167-2183.
c. Han MJ, Annunziata I, Weesner J, Campos Y, Salie M, O'Reilly C, d’Azzo A. Generation of human induced pluripotent stem cells (hiPSCs) from sialidosis types I and II patients with pathogenic neuraminidase 1 mutations. Stem Cell Research. 2020

오랜 시간 학계에서 연구를 하다가 2019년에 산업체인 AstraZeneca로 이직을 하여서 줄기세포에 대한 연구를 계속 하고 있습니다. 이직 후 얼마 지나지 않아 터진 COVID로 인해서 아직까지도 많은 것들이 낯 설기만 한 하루 하루의 생활입니다. 하지만 그 동안 배우지 못한 많은 새로운 것에 대해 배울 수 있어 개인적으로 매우 바쁘기는 하지만 즐겁게 연구실 생활을 하고 있습니다.
현재 저희 stem cell team은 저를 포함 4명의 senior level 연구원과 4명의 junior level 연구원 그리고 1명의 인턴으로 구성되어 있습니다. 많은 미국의 Big Pharma들이 Boston과 San Francisco에 기반을 하고 있지만, 최근 많은 제약회사들이 이곳 Maryland 에도 설립 되고 있는 추세입니다. 특별히 Maryland는NIH와 FDA등을 비롯하여 여러 정부 기관이 위치하고 있으며 Johns Hopkins University를 비롯한 많은 연구 중심 대학이 근교에 위치하여 많은 한인 과학자들에게 친숙한 곳이기도 합니다.
또한 한인 과학자들의 모임이 활발하여 매년 정기적인 모임을 통해 새로운 연구의 동향을 공유하고 다양한 생명 과학 연구분야를 접할 수 있는 기회를 제공하고 있습니다. 앞서 언급한 대로 AstraZeneca는 기초과학 연구에도 많은 지원을 하고 있습니다. 특별히 매년 post-doc fellow를 선발하여 기초연구에 대한 연구를 지속적으로 하고 있습니다. Industry career에 관심이 있으신 분들에게는 좋은 기회가 되리라 생각이 됩니다. 보안상 회사 실험실의 사진이나 더 자세한 연구 내용을 담지는 못하였지만 개인적으로 궁금한 점이 있다면 하단에 이메일로 문의 바랍니다.

이메일  : mjbio@hotmail.com
전화  : 1-301-398-0465
AstraZeneca 주소  : 1 Medimmune way Gaithersburg, MD 20878 USA

댓글 2

손지훈(htlaz) 2022-02-09

제가 작년 05월 1차 백신 접종이 아스트라 제네카 여서 반갑습니다. 우리 학자 분들이 안 계신 데가 없군요
정말 자랑스럽습니다. 이메일과 전화번호를 남기시는 마음 참 감사합니다. 건강 유의하시고 하루 하루 즐거운
생활 기원합니다.

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윤정선(jsyoon) 2022-09-29

매우 중요한 연구를 하고 계시네요. 포닥에 관심 있으신 분들이 많이 지원하셔서 좋은 경험 하시면 좋겠습니다.

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