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Christian Metallo 박사

건강 증진을 향한 경로


애질런트가 대사 flux 및 질병 메커니즘에 대한 연구를 지원하고 있습니다

Christian Metallo 박사팀은 한 가지 이유로 연구에 시스템 레벨의 모델링을 적용하고 있습니다. 물론, 그것은 그들이 이미 매우 복잡한 프로젝트를 더욱 복잡하게 만드는 것을 즐기기 때문은 아닙니다.

“우리가 이렇게 하는 이유는 우리가 주장하는 내용, 우리가 데이터를 통해 얻은 결론의 진실성을 확보하기 위해서 입니다. 한 부분의 자료를 개별적으로 보면, 그에 따른 어떤 결론을 내릴 수도 있습니다. 그러나 대사 네트워크의 맥락에서 데이터를 분석하면, 더욱 확신에 찬 결론에 도달할 것입니다."라고 그는 말합니다.

캘리포니아 대학교 샌디에이고 캠퍼스에 있는 Metallo 박사와 그의 동료들이 수집하고 있는 데이터는 암 대사, 줄기세포 생물학 및 대사 증후군을 포함한 여러 연구 영역에 걸쳐 있습니다.

그는 "우리 연구의 가장 중요한 목표는 대사 기능 장애가 질병으로 전환되는 메커니즘을 이해하는 것입니다. 그래서 우리는 임상 환자의 질병, 그러한 환자의 시료, 동물이나 세포 배양에서의 질병 모델을 포함한 생물학적 시스템을 통해 대사 작용을 탐구하려고 노력하고 있습니다."라고 말합니다.

Metallo 박사의 연구에서 특히 주목을 끄는 부분은 지속적으로 대사 flux 분석에 집중하는 것입니다.

"변화가 없는 대사물질과 분석물질을 살펴보는 것 대신, 안정 동위원소 추적자를 이용해 대사 활성이나 효소 활성을 정량합니다. 그런 다음, 주어진 생물학적 시스템이나 질병 모델에서 달라진 대사 경로를 관찰함으로써, 약물이나 식이요법 또는 기타 방법을 통해 표적할 수 있는 주요 경로나 효소를 확인하기를 바랍니다."라고 그는 말합니다.

그들의 연구에 없어서는 안될 도구는: "신뢰할 수 있는 애질런트 기기”라고 Metallo 박사가 말합니다. "우리가 하는 모든 작업은 정량과 수치에 관련된 것입니다. 측정 결과가 정밀하지 않다면, 아무런 가치가 없는 것이죠."

그의 연구실에서는 주로 3대의 애질런트 GC/MS 시스템과, 1대의 애질런트 QQQ LC/MS 시스템을 표적 지질체학 연구에 사용하고 있습니다.

"견고함과 높은 감도를 갖춘 기기 덕분에, 저는 결과에 확신이 있습니다."라고 Metallo 박사가 말합니다.

Metallo 박사는 분명히 검증된 정밀성과 신뢰성이 있는 분석 기기를 선호하지만, 그와 그의 팀은 대사 경로를 더욱 상세하게 조사하기 위한 새로운 분석법을 개발하였습니다.

"일부 과정은 고도로 구분되어 있어서, 특정 기능을 수행하는 세포의 구성 요소가 서로 다릅니다. 여기에서의 과제는 세포의 특정 부분에서, 다른 부분과는 대조적으로 어떤 변화가 일어나고 있는지를 관찰하는 것입니다."

"우리가 개발한 중수소 추적 기법을 통해, 세포의 세포질에 있는 미토콘드리아의 내부 또는 외부에서 일어나고 있는 현상의 일부 정보를 얻을 수 있습니다. 그렇지 않은 경우, 매우 빠르게 변화하는 대사물질을 다룰 때, 세포의 서로 다른 성분을 분리하는 것은 결코 쉽지 않습니다."

Metallo 박사는 그의 팀에서 리포터 대사물질(reporter metabolite)과 중수소 동위원소 추적을 결합하여 사용한다고 설명합니다.

"이렇게 하면 세포가 어떻게 보다 구분된 방식으로 기능하는지에 대한 문제를 다룰 수 있게 됩니다. 연구 대상이 박테리아라면, 이는 기본적으로 DNA와 단백질이 가득 담겨있는 주머니 하나 같지만, 포유류의 세포는 훨씬 더 복잡합니다. 우리의 새로운 기술을 이용하면 세포가 어떻게 작동하는지에 대해 조금 더 자세히 알 수 있습니다."

Metallo 박사가 더욱 열광하고 있는 연구 방법은 지질이 어떻게 변화하는지, 그리고 어떻게 지질이 질병, 특히 신경 질환을 유발하는 원인이 되는지를 프로파일링하는 것입니다.

"우리가 보고 있는 반복적인 주제 중 하나는 지질 대사에서 질병의 원인이 되는 변화가 있다는 것입니다. 신경계와 망막에서는 매우 독특한 지질이 있고, 그러한 지질에 대해 매우 특별한 요구가 있는 것으로 알려져 있습니다."

간단히 말하면, 특정 세포는 특정 영양소를 필요로 합니다. 예를 들어, 몇몇 세포는 더 많은 당을 원하고, 다른 세포는 더 많은 지방을 필요로 합니다. 즉, 음식과 유전적 현상 모두가 각자의 역할을 한다는 것입니다. 나이도 마찬가지입니다. Metallo 박사는 실제로 인구가 고령화됨에 따라 퇴행성 신경질환이 널리 퍼지고 있다는 것을 지적하였습니다.

"시간이 지남에 따라, 대사적 소진 또는 이러한 과정의 장애가 결국 붕괴를 초래합니다. 그리고 가장 먼저 붕괴되는 곳은 고급 조직입니다."

즉, 심장, 눈, 뇌에 있는 조직입니다.

"우리가 대사체군에 대한 보다 완전한 그림을 완성해 갈수록 잠재적 독성이 있거나 잠재적으로 유익한 대사물질이 나타나고 있으며, 우리는 그러한 물질을 정량하고 그 기능의 특성을 더욱 자세히 규명할 수 있습니다."

“우리는 음식 섭취의 변화가 긍정적인(또는 부정적인) 영향을 미치는 메커니즘을 확인하려고 노력하고 있습니다. 일단 확인되면 진일보하여 더욱 맞춤화된 치료법을 설계할 수 있을 것입니다.”

연구용으로만 사용하십시오. 진단 용도로는 사용하실 수 없습니다.

Christian Metallo 박사

캘리포니아 대학교 샌디에이고 캠퍼스, 생명 공학 부교수

주요 발행물

Combinatorial CRISPR-Cas9 Metabolic Screens Reveal Critical Redox Control Points Dependent on the KEAP1-NRF2 Regulatory Axis.
Zhao D, Badur MG, Luebeck J, Magaña JH, Birmingham A, Sasik R, Ahn CS, Ideker T, Metallo CM, Mali P.
Mol Cell. 2018 Feb 15;69(4):699-708.e7. doi: 10.1016/j.molcel.2018.01.017

Enzyme promiscuity drives branched-chain fatty acid synthesis in adipose tissues.
Wallace M, Green CR, Roberts LS, Lee YM, McCarville JL, Sanchez-Gurmaches J, Meurs N, Gengatharan JM, Hover JD, Phillips SA, Ciaraldi TP, Guertin DA, Cabrales P, Ayres JS, Nomura DK, Loomba R, Metallo CM.
Nat Chem Biol. 2018 Nov;14(11):1021-1031. doi: 10.1038/s41589-018-0132-2.

Reverse engineering the cancer metabolic network using flux analysis to understand drivers of human disease.
Badur MG, Metallo CM.
Metab Eng. 2018 Jan;45:95-108. doi: 10.1016/j.ymben.2017.11.013.

Engineering approaches to study cancer metabolism.
Metallo CM, Deberardinis RJ.
Metab Eng. 2017 Sep;43(Pt B):93. doi: 10.1016/j.ymben.2017.09.002.

Tracing insights into human metabolism using chemical engineering approaches.
Cordes T, Metallo CM.
Curr Opin Chem Eng. 2016 Nov;14:72-81. doi: 10.1016/j.coche.2016.08.019.

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