Liver and Metabolism Research Center

Metabolic dysfunction-Associated Steatotic Liver Disease (MASLD)는 간 내 지방 축적, 염증, 섬유화를 특징으로 하며, 대사질환과 밀접한 연관이 있습니다. MASLD의 치료 타겟을 검증하기 위해서는 세포 및 동물 모델을 활용한 기능 연구와 대사, 염증, 섬유화 조절 기전 분석이 진행됩니다.

MASLD 타겟 검증 연구는 후보 타겟 유전자/단백질의 기능 분석과 약물, 유전자 조작을 통한 치료 가능성 평가, 대사 및 면역 환경 변화 등의 연구를 포함합니다.

Necroptosis는 death receptor에의해 매개되는 조절된 necrosis입니다.

Fas, TNF, TRAIL과 같은 receptor가 관여하면 caspase-8가 모집되어 외부 apoptosis경로가 활성화가 되고,

 이때, caspase8을 억제하면 RIPK3와 MLKL이 활성화되어necroptosis로 전환됩니다. 

따라서 caspase의존적세포사멸 경로가 억제되면 necroptosis 경로가 활성화됩니다.

FAS, TNF, LPS를 포함하는 면역 리간드에 의해매개되어 RIPK3가 활성화되고, 

이는 인산화를 통해 MLKL을 활성화시킵니다. 

인산화된MLKL이 세포막의 내측 소엽으로 이동하며 세포막에 구멍을 형성하고, 세포가 터지며 염증반응을유발합니다.

본 연구실에서는 다양한 세포주에 necroptosis를 유발하여 

anti-necroptotic 효과를 가지는 약물의 개발을 하고 있습니다.

Necroptosis inhibition 평가 이전에 평가 약물의 drug toxicity test를농도 별(0.01-0.03-0.1-0.3-1-3-10μM)로 진행하여 

약물 자체가 가지고 있는 독성을 확인했습니다.

Necroptosisinhibition을 평가하기 위해 FADD-/- cell line에 평가 약물을 

농도별(0.01-0.03-0.1-0.3-1-3-10μM)로 처리를 하고 rhTNF-alpha를 처리하였습니다. 

약물의 necroptosis 억제능은 평가 약물이 원래 가지고 있던독성과 necroptosis 유도 후 사멸한 정도를 비교하여 

NSA(necrosulfoamide)를 기준 삼아 약물의 효과를 판단했습니다.

선정된 약물은 phospho – MLKL protein expression을 확인하여 약물의necroptosis 억제능을 확인했습니다.

위의 실험들은 새로운 화합물의 Necroptosis 억제 능력을 평가하기 위한

저희 실험실의 drug screening platform입니다. 

환자 유래 간 오가노이드는 환자의 간 조직 내 존재하는 adult stem cell을 활용하여 제작하는 오가노이드로, 

우리 연구실에서는 환자 유래 간 오가노이드를 활용하여 간 질환의 병리 기전을 이해하고 맞춤형 치료법을 개발하는 연구를 진행하고 있습니다.

환자 유래 간 오가노이드는 실제 간의 기능을 재현할 수 있어 질병 연구와 신약 개발에 매우 유용한 플랫폼입니다.

대사이상연관지방간질환(MASLD), 비알코올성 지방간염(NASH), 간 섬유화(Liver fibrosis) 등 

다양한 간 질환의 발생 기전을 연구하는 데 활용하고 있으며, 효과적인 치료제 선별하는 것에 활용하고 있습니다. 

기존 2D 세포 배양이나 동물 모델의 한계를 극복하기 위해, 

우리는 보다 정교한 3D 환자 유래 간 오가노이드를 구축하여 이를 활용하여 연구를 수행하고 있습니다.

è  Establishment of a Patient Derived Liver Organoid Library

저희 연구팀은 환자 간조직에서 간 오가노이드를 확립하여 banking 하였으며, 

이를 활용하여 신약후보물질 평가, 신약물질 스크리닝 플랫폼 구축 등을 진행하고 있습니다.

è  Development of a screening platform utilizing patient-derived liver organoids

본 연구실에서 진행하고 있는 환자 유래 간 오가노이드 활용 연구는 다음과 같습니다.

대사 연구: 간 오가노이드를 활용하여 환자별 대사 특성을 분석하여, 환자별 효과적인 치료 후보 타겟을 검증하고 있습니다.

유전학적 분석: 특정 유전자 SNP의 변이가 간 질환에 미치는 영향을 오가노이드 모델을 통해 검증하고자 합니다.

약물 반응 평가: 기존 치료제 및 신약 후보 물질을 간 오가노이드에 적용하여 환자 맞춤형 치료를 구축하고 있습니다.

è  Evaluation of novel drug candidates in patient-derived liver organoids

우리 연구실은 향후 환자 맞춤형 간 오가노이드 플랫폼을 구축하여, 개별 환자의 유전적 대사적 특성을 반영한 정밀 의학을 실현하는 것을 목표로 하고 있습니다.

1. Target Validation (표적 검증)

새로운 약물을 개발하는 과정에서 매우 중요한 단계 중 하나로, 특정 질병과 관련된 표적 단백질(target)이 실제로 질병의 병리적 과정에서 중요한 역할을 한다는 것을 확인하는 과정으로, 우리 연구실에서는 Small Molecule Drug Screening(SMDS)에서 효과적인 신약 후보를 식별하고 개발하기 위한 필수 단계로 아래와 같이 연구를 진행하고 있습니다.

우리 연구실은 임상 검체를 이용한 타깃의 임상적 타당성 검증을 진행하여, 실제 환자에 적용되었을 때의 타깃이 질병과 밀접한 연관이 있는 지를 직접적으로 확인할 수 있습니다.

또한, 지방간 및 지방간염을 유도한 마우스 모델에서도 타깃의 검증을 확인합니다.

2. Small Molecule Screening setup(스크리닝 셋업)

Screening setup은 적절한 실험 환경과 방법을 설정하여 효과적으로 타겟 단백질과 상호작용하는 화합물을 찾고, 생물학적 효과를 평가하는 과정으로, 실험의 정확성과 재현성을 높이는 데 중요한 역할을 하며, 타겟 검증 후 실제 약물 발견(Drug Discovery) 과정으로 원활하게 이어지도록 하는 핵심 요소입니다. 우리 연구실에서는 타겟에 맞는 스크리닝을 셋업하고 있으며, 이를 이용하여 연구를 진행하고 있습니다.

[1차 스크리닝] 가상 스크리닝을 통한 화합물 선별(Co-work)]

[2차 스크리닝] Cell-based Assay를 통한 스크리닝 방법

3. Functional Test (효능 평가)

효능평가(Efficacy Assessment)는 특정 화합물이 목표로 하는 타겟 단백질 또는 세포/조직/생체 수준에서 원하는 생물학적 효과를 나타내는지를 검증하는 중요한 단계로, 이 과정은 신약 후보 물질을 선별하고 개발 가능성이 높은 화합물을 최적화하는데 핵심적인 역할을 합니다.

우리 연구실에서는 Cell-Based Assay와 In Vivo Assay를 통해서 후보물질의 다양한 기능을 평가합니다.

▪ Cell viability Assay (세포 생존률 측정)

▪ Fibrosis, lipogenesis, inflammation inhibition Test

▪ PK/PD Analysis (약동학/약력학 분석)

▪ 질환 유도 동물모델에서 화합물의 효능 평가

 scRNA sequencing analysis

정상인과 질환자의 간 조직 또는 혈액을 수집하여, 

싱글셀 RNA 시퀀싱을수행함으로써 공동연구를 통해 scRNA-seq 데이터 분석 및 타겟 발현 패턴을 확인합니다. 

세포 특이적 분석 및 질병 진행과정에서 타겟 유전자 발현 변화 확인을 가능하게 합니다.

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그림 1. 간 조직 세부 이미지 및 간 조직에서 수행한 scRNA seq의 U-map

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클러스터링을 통해 세포를 구분하고, 이들 세포의 특징을 구분합니다.

이렇게 분석된 타겟 유전자들을 선정하여, 임상 데이터 및 세포 실험, 동물 실험을 적용하여 평가합니다.

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 Hepatology Research 2024

목적: 이 연구는 아시아 지역 일차 진료 클리닉 코호트에서 비알코올성지방간 질환(NAFLD)으로 진단받은 개인들이 새로운 

명칭인 대사 기능 장애 관련 지방간 질환(MASLD)의 기준을 얼마나 충족하는지 탐색하고자 하였습니다. 또한, MASLD 진단의 

신뢰성을 평가하기 위해 FIB-4와 NAFLD 섬유화 점수(NFS)의 진단 성능을 평가하였습니다.

결과: 초음파 검사 결과를 기반으로 한 NAFLD와 MASLD의 유병률은 각각 36.7%와 38.0%였습니다. 

주목할만한 점은 NAFLD 코호트의 환자 중 96.8%가 MASLD의 새로운 기준을 충족하였습니다. NAFLD 환자 중 소수(80명, 3.2%)는

MASLD 기준에부합하지 않았습니다. 또한, MASLD 그룹에 새로 추가된환자는 168명(6.6%)이었습니다.  FIB-4(NAFLD에서 0.824 대 

MASLD에서 0.818, p = 0.891) 및 NFS(NAFLD에서 0.803 대 MASLD에서 0.781, p = 0.618)의 고급 간 섬유화 진단을 위한 수신자 

조작특성 곡선 아래 영역은 MASLD와 NAFLD 그룹 간에 비슷하였습니다. 또한, MASLD에서 고급 섬유화를 진단하기 위한 FIB-4 및 

NFS의 민감도, 특이도, 양성 예측값, 음성예측값도 NAFLD에서와 비슷하였습니다.

배경 및 목적: 중요하지만 임상적으로 의미 있는 간 섬유화는 일반인구에서 종종 간과됩니다. 우리는 일반 인구에서 비침습적 검사(NITs)를 

사용하여 임상적으로 의미 있는 간 섬유화의 유병률을 조사하고자 하였습니다.

결과: 6,429개의 논문을 검토했고, 일반 인구에서 임상적으로 의미 있는 간 섬유화의 유병률을 보고한 45개의 적격 연구가 포함되었습니다. 

FIB-4 지수의 높은 확률 컷오프를 사용한 고급 간 섬유화의 유병률은 2.3% (95% 신뢰 구간 [CI], 1.2–3.7%)였습니다. 

진동 제어 일시적 탄성측정(VCTE)을 사용하여 평가된 중요한 간섬유화, 고급 간 섬유화, 및 간경변의 유병률은 각각 7.3% (95% CI, 5.9–8.8%), 

3.5% (95% CI, 2.7–4.5), 그리고 1.2% (95% CI, 0.8–1.8%)였습니다. 지역 기반 하위그룹 분석에서는 미주 지역에서 

FIB-4 지수의 높은 확률 컷오프를 사용한 고급 섬유화의 가장 높은유병률이 관찰되었습니다. 

또한, 미주 지역은 VCTE를 사용한 중요한 간 섬유화, 고급 간 섬유화 및 간경변의 가장 높은 유병률을 보였습니다.

Journalof Hepatology 2024

배경 및 목적: 간 섬유화에 대한 비침습적 검사(NITs)는 대사 기능 장애 관련 지방간 질환(MASLD)에서 임상적유용성으로 인정받고 있습니다. 

그러나 이러한 검사들의 진단 효능은 알코올 관련 간 질환 환자들에서 간섬유화 탐지 시 현저히 감소합니다. 

따라서, 중등도 알코올섭취를 하는 MASLD 환자들(MetALD)에서 NITs의 신뢰성을 확립하는 것이 필수적입니다.

결과: 건강 검진 코호트에서MetALD의 유병률은 5.8%였으며, 이 환자들중 1.5%가 고급 간 섬유화를 보였습니다. 

MetALD와 MASLD 모두 유사한 대사 프로필과 간 섬유화 부담을 나타냈습니다. MRE>−3.6 kPa에 대한 FIB-4와 

NFS의진단 성능은 두 그룹 간 수신자 조작 특성 곡선 값 아래 영역에서 눈에 띄는 차이가 없었습니다(FIB-4에서 0.85 대 0.80). 

또한, MetALD에 대한 NITs의 민감도(71.4%), 특이도(77.3%), 양성 예측값(4.6%), 음성 예측값(99.4%)은 MASLD에서 관찰된 값과 밀접하게 일치했습니다.

 JHEP Report 2025

배경 및 목적: 대사 기능 장애 관련 지방간 질환(MASLD) 진단 중 다섯 가지 심혈관대사 위험 인자(CMRFs)의평가는 필수적입니다. 

이 연구는 MASLD 진단에 포함된다섯 가지 CMRFs가 간 섬유화와 장기간 간 질환 관련 임상 결과에 미치는 영향을 조사하고자 하였습니다.

결과: 네 코호트 모두에서 제2형당뇨병(T2DM)은 간 섬유화 및 장기간 임상 결과에 가장 높은 위험을 보였습니다. 

다섯 가지 CMRFs 중에서CMRF2(공복 혈당 장애)가 간 섬유화와 장기간 임상 결과에 대한 가장 중요한 위험 인자로 확인되었습니다. 

간 섬유화의 경우, CMRF3(고혈압)이 CMRF2 다음으로 두 번째로 중요한 위험 인자였습니다. 

CMRF5(낮은 HDL-콜레스테롤 수치)는 장기간 임상 결과에서 비슷한 중요성을 보였습니다. 

이러한 임상결과는 포도당 이상의 심각성(정상 공복 혈당, 공복 혈당장애, T2DM)에 따라 악화되었습니다. 

CMRF2가 있는 MASLD 환자의 위험은 공복 혈당 장애가 없는 경우보다 2배에서 4배 높았으며, 어떤 네 가지CMRFs가 동반된 MASLD와 비슷했습니다.