많은 질병은 유전적 변이로부터 비롯된다. 단일 유전자 변이에 의해 발생하는 희귀 유전질환뿐 아니라 암, 신경퇴행성 질환을 비롯한 다양한 질환에서도 유전적 변이는 질병의 발생과 진행을 결정하는 핵심 요인으로 작용한다. 이러한 질환을 연구하고 치료하기 위한 접근은 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 하나는 질병을 유발하는 유전 변이의 기능을 이해하는 것이고, 다른 하나는 원인 변이를 직접 교정하는 것이다. 그러나 동일한 유전적 변이라도 세포의 유형, 발달 단계 및 생리적 환경에 따라 전혀 다른 기능적 결과를 나타낼 수 있다. 따라서 변이의 기능을 정확하게 해석하는 것과 유전자 편집 기술을 효과적으로 적용하는 것 모두 세포 특이적 생물학에 대한 이해를 필요로 한다.
본 연구실은 이러한 관점에서 인간만능줄기세포(human pluripotent stem cells)와 정밀 유전자 편집 기술을 활용한 대규모 변이 기능 분석 플랫폼을 구축하여 다양한 유전 변이의 기능을 세포 유형 및 발생 단계에 따라 체계적으로 규명한다. 또한 세포 특이적 생물학과 유전자 편집 기술의 상호작용을 규명하고, 유전자 편집 기술과 생성형 인공지능을 융합하여 차세대 유전자 편집 플랫폼을 개발한다. 궁극적으로는 변이를 이해하는 기술과 변이를 교정하는 기술을 함께 발전시켜 질병의 분자적 원리를 밝히고, 차세대 유전자 치료와 정밀의학을 실현하기 위한 핵심 원천기술을 확립하고자 한다.

Many diseases arise from genetic variation. Genetic variants play a central role in determining disease onset and progression not only in rare genetic disorders caused by single-gene mutations, but also in a broad range of diseases, including cancer and neurodegenerative disorders. Approaches to studying and treating these diseases can be broadly divided into two directions: understanding the functional consequences of disease-associated genetic variants and directly correcting the causal variants. However, the same genetic variant can produce markedly different functional outcomes depending on the cell type, developmental stage, and physiological context. Therefore, both the accurate interpretation of variant function and the effective application of genome-editing technologies require a thorough understanding of cell type-specific biology.
From this perspective, our laboratory is establishing a large-scale platform for functional variant analysis using human pluripotent stem cells and precise genome editing technologies. This platform enables the systematic characterization of genetic variants across different cell types and developmental stages. We also investigate the interplay between cell type-specific biology and genome editing and integrate genome editing technologies with artificial intelligence to develop innovative genome editing platforms. Ultimately, by advancing technologies for both understanding and correcting genetic variants, we aim to elucidate the molecular mechanisms of disease and establish foundational technologies for next-generation gene therapy and precision medicine.

• Ju-Chan Park*, Heesoo Uhm*, Yong-Woo Kim, Ye Eun Oh, Jang Hyeon Lee, Jiyun Yang, Kyoungmi Kim, Sangsu Bae, “AI-generated MLH1 small binder improves prime editing efficiency”
  Cell, 2025
  
  
• Ju-Chan Park*, Yun-Jeong Kim*, Gue-Ho Hwang, Chan Young Kang, Sangsu Bae, Hyuk-Jin Cha. “Enhancing Genome Editing in hPSCs through Dual Inhibition of DNA Damage Response and Repair Pathways”
  Nature Communications, 2024
  
  
• Ju-Chan Park, Yun-Jeong Kim, Jun Hee Han, Dayeon Kim, Mihn Jeong Park, Jumee Kim, Hyeon-Ki Jang, Sangsu Bae, Hyuk-Jin Cha, “MutSα and MutSβ as size-dependent cellular determinants for prime editing in human embryonic stem cells”
  Molecular Therapy – Nucleic Acids, 2023


• Ju-Chan Park*, Jumee Kim*, Hyun-Ki Jang, Seung-Yeon Lee, Keun-Tae Kim, Eun-Ji Kwon, Seokwoo Park, Hyun Sik Lee, Hyewon Choi, Seung-Yeol Park, Hee-Jung Choi, Soon-Jung Park, Sung-Hwan Moon, Sangsu Bae, Hyuk-Jin Cha, “Multiple isogenic GNE-myopathy modeling with mutation specific phenotypes from human pluripotent stem cells by base editors”
  Biomaterials, 2022