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중앙대학교 생명자원공학부동물생명공학전공

문성환 교수

Cell Culture Technology

Cardiomyocyte Production

Mesenchymal Stem Cell Differentiation

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생명자원공학부동물생명공학전공 문성환

modoo! 연구실은 동물생명공학과를 기반으로 전분화능 줄기세포 및 중간엽 줄기세포를 활용한 첨단 재생의학 및 조직공학 연구를 선도하고 있습니다. 본 연구실은 심장, 신경, 혈관, 뼈, 간, 피부 등 다양한 조직의 재생 및 기능 복원을 목표로 하며, 3차원 오가노이드, 바이오프린팅, 미세유체칩 등 혁신적인 공학적 기법을 적극적으로 도입하고 있습니다. 특히, 인간 전분화능 줄기세포로부터 심근세포, 신경세포, 혈관내피세포 등 다양한 세포로의 효율적 분화 및 3D 오가노이드 제작 기술을 개발하여, 심장질환, 신경계 질환, 간질환 등 난치성 질환의 모델링과 신약 효능 및 독성 평가에 활용하고 있습니다. 또한, 맞춤형 조혈모세포 생산, 조직재생 플랫폼 구축, 환자 맞춤형 세포치료제 개발 등 실제 임상 적용을 위한 연구도 활발히 진행 중입니다. 본 연구실은 다양한 정부 및 산업체 연구과제에 참여하여, 군 부상자 조직재건, 바이오프린터 개발, 해양수산유래 근육줄기세포은행 구축, 대동물(돼지) 심근경색 모델을 이용한 세포치료제 개발 등 다방면의 융합 연구를 수행하고 있습니다. 또한, 특허 출원 및 기술이전, 산업화 및 상용화 추진 등 연구성과의 실질적 사회 환원에도 앞장서고 있습니다. 줄기세포의 분화, 품질관리, 유전자 편집, 세포 추적 및 안전성 평가 등 기초부터 응용까지 전주기적 연구를 통해, 본 연구실은 재생의학과 조직공학 분야의 미래를 이끌어갈 핵심 기술을 확보하고 있습니다. 앞으로도 modoo! 연구실은 다학제적 융합과 혁신을 바탕으로, 생명과학과 의공학의 경계를 넘나드는 창의적 연구를 지속적으로 전개할 계획입니다.

Cell Culture Technology
Cardiomyocyte Production
Mesenchymal Stem Cell Differentiation
전분화능 줄기세포 기반 심장 및 신경 오가노이드 개발
본 연구실은 전분화능 줄기세포(Pluripotent Stem Cell, PSC)를 이용한 심장 및 신경 오가노이드 개발에 중점을 두고 있습니다. 전분화능 줄기세포는 다양한 조직으로의 분화가 가능하다는 특성을 가지고 있어, 심장 및 신경 세포로의 효율적인 분화 및 3차원 오가노이드 형성 기술을 연구하고 있습니다. 이를 위해 콘케이브 및 진탕배양 기법, 미세유체칩 등 첨단 배양 시스템을 도입하여 세포의 생존율과 기능적 성숙도를 극대화하고 있습니다. 특히, 심근세포 응집체의 장기 보존 및 저산소 조건에서의 생존율 향상, 그리고 신경세포의 3D 오가노이드화 등은 본 연구실의 핵심 기술로 자리 잡고 있습니다. 이러한 오가노이드들은 심장질환 및 신경계 질환의 모델링, 신약 효능 및 독성 평가, 맞춤형 세포치료제 개발 등 다양한 바이오메디컬 응용 분야에 활용되고 있습니다. 또한, 인간 전분화능 줄기세포 유래 심장 오가노이드의 효능 및 독성 평가 기술, 신경 오가노이드의 약물 독성 평가법 등은 특허로도 출원되어 그 기술적 우수성을 인정받고 있습니다. 이러한 연구는 기존의 2차원 세포 배양의 한계를 극복하고, 실제 인체 조직과 유사한 3차원 구조체를 구현함으로써, 질병의 병태생리 연구와 신약 개발의 효율성을 크게 높이고 있습니다. 앞으로도 본 연구실은 오가노이드 기술의 고도화와 맞춤형 치료제 개발을 위해 지속적으로 연구를 확대해 나갈 계획입니다.
줄기세포 기반 조직재생 및 재생의학 응용
본 연구실은 줄기세포를 활용한 조직재생 및 재생의학 분야에서 선도적인 연구를 수행하고 있습니다. 인간 및 동물의 전분화능 줄기세포, 중간엽 줄기세포 등을 이용하여 혈관, 심장, 뼈, 간, 피부 등 다양한 조직의 재생을 목표로 하고 있습니다. 특히, 3차원 바이오프린팅, 미세유체칩, 하이드로겔 등 첨단 바이오소재 및 공학적 기법을 접목하여, 실제 인체 환경과 유사한 조직 구조체를 제작하고 이식 후 생착률과 기능 회복을 극대화하는 연구에 집중하고 있습니다. 대표적으로, 심근경색 모델에서의 심근세포 이식, 3D 프린팅을 이용한 골조직 재생, 간 오가노이드 및 피부 재생 모델 개발, 맞춤형 조혈모세포 생산 등 다양한 동물모델 및 임상 전단계 연구를 수행하고 있습니다. 또한, 줄기세포 유래 조직의 분화 효율을 높이기 위한 배양 조건 최적화, 유전자 편집 및 품질관리, 세포 추적 및 안전성 평가 등도 활발히 이루어지고 있습니다. 이러한 연구는 다양한 정부 및 산업체 과제와 연계되어 실제 의료 현장에 적용 가능한 기술로 발전하고 있습니다. 줄기세포 기반 조직재생 연구는 난치성 질환 치료, 조직 손상 복구, 맞춤형 세포치료제 개발 등 미래 의생명과학의 핵심 분야로, 본 연구실은 다학제적 융합 연구를 통해 재생의학의 새로운 패러다임을 제시하고 있습니다. 앞으로도 본 연구실은 환자 맞춤형 치료제 개발, 조직재생 플랫폼 기술 고도화, 그리고 산업화 및 상용화를 위한 연구를 지속적으로 추진할 예정입니다.
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Optimal Production of 3D Neuronal Lineage Population by Morphological Classification
박윤귀, 주종일, 박순정, 문성환, 최지희
TISSUE ENGINEERING AND REGENERATIVE MEDICINE, 202505
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Human induced pluripotent stem cell-cardiomyocytes for cardiotoxicity assessment: a comparative study of arrhythmiainducing drugs with multi-electrode array analysis
문성환, 박윤귀, 최지희, 박나경, 최형규, 박순정, 최성우
KOREAN JOURNAL OF PHYSIOLOGY & PHARMACOLOGY, 202503
3
Simultaneous Co-transplantation for Highly Efficient Cell Therapy
문성환, 최지희, 류민구
CURRENT STEM CELL RESEARCH & THERAPY, 202501
1
[RCMS]1차 다중 세포 공동 배양용 마이크로 배양 시스템 개발
에이비엠랩스
2024년 10월 ~ 2024년 12월
2
[LINC3.0산학공동]생체모사 골수 용합체를 이용한 환자 맞춤형 조혈모세포 생산 및 활용 기술의 사업화
한국연구재단
2024년 06월 ~ 2024년 11월
3
생체모사 골수 용합체를 이용한 환자 맞춤형 조혈모줄기세포 생산 및 활용 기술의 사업화 추진을 위한 IP 고도화 및 상용화
(재)과학기술사업화진흥원
2024년 04월 ~ 2024년 12월