본 연구실은 저분자 화합물을 활용하여 인간 및 동물의 간세포를 간 전구세포로 리프로그래밍하는 혁신적인 기술을 개발하고 있습니다. 이 기술은 기존의 바이러스 기반 유전자 도입 방식에 비해 안전성이 높고, 임상 적용 가능성이 뛰어나다는 장점이 있습니다. 특히 A83-01, CHIR99021, HGF와 같은 저분자 화합물의 조합을 통해 성체 간세포를 증식력과 분화능을 동시에 갖춘 전구세포로 전환하는 데 성공하였으며, 이 전구세포는 시험관 내(in vitro) 및 생체 내(in vivo)에서 모두 간세포와 담관세포로 분화가 가능합니다. 이러한 간 전구세포는 환자 맞춤형 세포치료제 개발, 인공 간 조직 생성, 질병 모델링, 약물 독성 평가 등 다양한 재생의학 분야에 응용될 수 있습니다. 실제로 본 연구실은 동물 모델에서 유전적 간질환을 치료하기 위해 염기 편집 및 프라임 편집 기술을 적용하여, 변이 유전자를 교정한 간 전구세포를 이식함으로써 손상된 간 조직의 재생과 생존율 향상을 입증하였습니다. 또한, 간 전구세포 유래 엑소좀의 항산화 및 세포사멸 억제 효과도 규명하여, 간질환 치료의 새로운 패러다임을 제시하고 있습니다. 이 연구는 간 이식의 한계를 극복하고, 환자 맞춤형 재생의학 실현에 중요한 기여를 하고 있습니다. 앞으로도 저분자 화합물 기반 리프로그래밍 기술의 고도화와 임상 적용을 위한 연구가 지속적으로 이루어질 예정이며, 다양한 간질환 및 희귀질환 치료에 적용될 수 있는 플랫폼 기술로 발전하고 있습니다.

연구실은 3D 바이오프린팅 기술을 활용하여 인공 간 조직 및 담관 구조를 제작하는 연구를 선도하고 있습니다. 3D 바이오프린팅은 세포와 생체적합성 하이드로젤(예: 알지네이트)을 이용해 실제 간 조직과 유사한 3차원 구조를 구현함으로써, 기존 2D 배양의 한계를 극복하고 세포의 생존력과 기능을 극대화할 수 있습니다. 특히, 간 전구세포, 간세포, 중간엽줄기세포(MSCs) 등을 조합하여 다양한 인공 간 조직을 제작하고, 이 구조체를 동물 모델에 이식하여 손상된 간의 재생을 유도하는 데 성공하였습니다. 이러한 3D 프린팅 기반 인공 간 조직은 장기간 세포 생존과 기능 유지, 약물 반응성 평가, 질병 모델링, 이식용 조직 개발 등 다양한 응용 가능성을 지니고 있습니다. 실제로 본 연구실은 나노그래핀 산화물(nano-graphene oxide)로 교차결합된 탈세포화 간 스캐폴드를 개발하여, 조직의 기계적 강도와 효소 저항성을 높이고, 이식 후 면역 반응을 조절하는 데 성공하였습니다. 이로 인해 인공 간 조직의 생체 내 생존율과 치료 효과가 크게 향상되었습니다. 향후 연구에서는 3D 바이오프린팅 기술을 더욱 정밀화하여, 환자 맞춤형 인공 장기 제작, 대량 생산 플랫폼 구축, 다양한 간질환 및 담관질환 치료를 위한 임상 적용 연구가 활발히 진행될 예정입니다. 이를 통해 장기 이식의 한계를 극복하고, 재생의학 분야의 혁신을 이끌고 있습니다.

본 연구실은 골격근 재생과 근위축증(atrophy), 듀센 근이영양증(DMD) 등 근육질환 치료를 위한 줄기세포 및 분자생물학적 접근법을 중점적으로 연구하고 있습니다. 특히, 근육 위축의 분자적 기전을 규명하고, 근육 재생을 촉진하는 신호전달 경로(예: myostatin/TGF-β/pSmad3)의 조절을 통해 근육 손상 및 질환 모델에서 재생능을 회복시키는 전략을 개발하고 있습니다. 연구실은 Fbxw7b 유비퀴틴 E3 리가아제의 역할, 위약 유도 근위축 모델에서의 유전자 조절, 그리고 iPSC 유래 중간엽줄기세포를 활용한 근육 재생 등 다양한 접근법을 시도하고 있습니다. 또한, 당뇨병, 노화, 유전적 근질환 등 다양한 병태 모델에서 근육 줄기세포(satellite cell)의 활성화와 재생능 저하 원인을 분석하고, 약물 및 유전자 치료를 통한 기능 회복을 목표로 하고 있습니다. 이러한 연구는 근위축증 진단용 바이오마커 개발, 신약 후보물질 스크리닝, 환자 맞춤형 세포치료제 개발 등 임상적 응용 가능성이 매우 높습니다. 앞으로도 근육 재생 및 근질환 치료를 위한 혁신적 치료법 개발과 기초-임상 연계 연구가 지속적으로 이루어질 예정입니다.