주요 논문
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Review
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2025Cultured meat: advances in stem cell biology, tissue engineering, and bioprocess optimisation for scalable and sustainable production—a review
Sung Min Kim, Yeojeong Jeong, Hyeon-Bhin Jo, Yun‐Gwi Park, Sung‐Hwan Moon
IF 3.1 (2025)
International Journal of Food Science & Technology
배양육(cultured meat)은 도살 없이 동물 유래 고기를 생산함으로써 전 세계 식량안보와 지속가능성의 과제를 해결할 잠재력이 있는 신흥 기술이다. 식물 기반 대안과 달리, 배양육은 통제된 세포 배양을 통해 기존의 육류와 동일한 생물학적 및 감각적 특성을 재현한다. 본 총설은 대규모 배양육 생산을 위한 세포주 개발, 분화 전략, 스캐폴드(scaffold) 공학, 생물반응기(bioreactor) 설계, 배지 최적화에 관한 최근의 진전들을 통합적으로 개관한다. 또한 비용 절감, 자동화, 공정 제어와 관련된 핵심 과제뿐 아니라 소비자 수용성 및 규제 준비도 검토한다. 본 총설은 줄기세포 생물학, 조직공학, 생물공정(bioprocessing)의 발전을 결합함으로써, 실험실 벤치에서 식탁까지의 배양육 개발의 번역적(전임상-임상/실용) 경로를 조명하고, 그 다학제적 성격과 지속가능한 상업화의 잠재력을 강조한다.
https://doi.org/10.1093/ijfood/vvaf220
Bioprocess
Sustainability
Process (computing)
Emerging technologies
Process development
Stem cell
Bioreactor
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Article
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인용수 1
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2025Not just fish, but the future
Donggu Kang, Ji-Hee Choi, Yun‐Gwi Park, Hyung Kyu Choi, Sung‐Hwan Moon, Gi Hoon Yang
IF 3.1 (2025)
Frontiers in Sustainable Food Systems
어류는 동물성 단백질의 중요한 공급원으로서 전 세계 육류 소비의 17%를 차지한다. 30억 명이 넘는 사람들이 하루 단백질 섭취량의 20%를 위해 어류에 의존하고 있다. 높은 단백질 함량 외에도, 어류에는 인체 건강에 유익한 필수 지방산이 포함되어 있다. 그러나 기후변화, 남획, 오염의 현행한 전 세계적 추세가 계속된다면, 이러한 핵심 식량원은 2048년까지 고갈될 것이다. 지속가능성에 대한 위협과 해양 생태계 회복의 필요성을 고려할 때, 실험실에서 배양한 ‘clean fish(클린 피시)’는 잠재적 해결책이 될 수 있다. 세포 기반 어류는 비가시성 미세입자, 오염물질, 오염원이 엄격한 한도 내로 관리되는 클린룸에서 생산되므로, 이러한 공학적 어류에는 건강에 위험을 초래할 수 있는 요인이 포함되지 않는다. 따라서 클린 피시는 해양 생태계의 회복에 기여하면서도 사람들에게 지속가능하고 영양이 균형 잡힌 식단을 제공할 수 있다. 본 총설에서는 세포 기반 어류, 어류의 섭취 가능한 부분, 기술, 상용화 등을 포함한 주제를 논의할 것이다.
https://doi.org/10.3389/fsufs.2024.1506573
Fish <Actinopterygii>
Fishery
Biology
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Article
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2025Stage-specific cardiotoxicity induced by bisphenol A using human pluripotent stem cell-derived 2D- and 3D-cardiomyocyte models
Soon‐Jung Park, Seong Woo Choi, Yun‐Gwi Park, Hye-Eun Shim, Ji-hee Choi, Kang Moo Huh, Sung‐Hwan Moon, Sun‐Woong Kang
IF 7 (2025)
Journal of Tissue Engineering
내분비 교란 특성을 지닌 널리 사용되는 산업 화학물질인 비스페놀 A(BPA)는 발달 및 심장독성에 대한 우려를 제기한다. 우리는 인간 만능줄기세포(hPSC) 유래 심근세포를 2차원 및 3차원(3D) 배양에서 사용하여 단계 특이적(stage-specific) 심장독성 평가 플랫폼을 구축하였다. ⩾10 µM의 BPA 노출은 단계 의존적으로 세포 생존성을 유의하게 감소시키고, OCT4, NKX2-5, cTnT와 같은 만능성 및 심장 계통 마커의 발현을 하향 조절하였다. 전기생리학적 분석 결과, 10 µM BPA에 대한 급성 노출은 hPSC 유래 심근세포의 활동전위를 교란하여 막 탈분극과 리듬 장애를 유발하였다. 또한 10 또는 50 µM BPA로 처리한 3D 심장 조직은 TEM 및 박동(beating) 분석을 통해 관찰되었듯이 심한 미토콘드리아 변형과 수축 기능 손상을 보였다. 이러한 효과를 개인화된(human hPSC line) hPSC 계통에서 재현함으로써 환자 특이적 독성 평가를 위한 플랫폼의 적용 가능성을 검증하였다. 본 연구 결과는 BPA와 같은 환경 유해물질의 포괄적 심장독성 평가를 위해 발달 단계 특이적 모델과 3D 인간 관련 모델을 통합하는 것의 중요성을 강조한다.
https://doi.org/10.1177/20417314251383006
Cardiotoxicity
Induced pluripotent stem cell
Viability assay
Toxicity
Depolarization
Human Induced Pluripotent Stem Cells
Stem cell
Cardiac arrhythmia
Myocyte
Embryonic stem cell
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Article
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2025A machine learning platform for genotype-specific cardiotoxicity risk prediction using patient-derived iPSC-CMs
Yun-Gwi Park, Na Kyeong Park, Youngsun Lee, Muhammad Adnan Pramudito, Yeo-Jin Son, Hyeyeon Park, Ali Ikhsanul Qauli, Seong Woo Choi, Kiwon Ban, Jong‐Il Choi, Soon‐Jung Park, Hun‐Jun Park, Ki Moo Lim, Soo Kyung Koo, Jung‐Hyun Kim, Sung‐Hwan Moon
IF 13 (2025)
Journal of Advanced Research
서론: 약물 유발 토르사드 드 푸앵트(Torsades de Pointes, TdP)는 여러 약물의 시장 철수를 초래해 왔다. 선천성 심장 채널병증을 가진 개인은 기저 전기생리학적 취약성으로 인해 위험이 증가한다. 목적: 우리는 환자 특이적 유도만능줄기세포 유래 심근세포(iPSC-CM)와 고처리량 미세전극 어레이(MEA) 기록을 결합하여 질환 특이적 심독성(disease-specific cardiotoxicity)을 위한 기계학습(ML) 플랫폼을 개발하고자 했다. 방법: 우리는 장 QT 증후군(LQTS) 및 브루가다 증후군(Brugada syndrome, BrS) 환자에서 유전적으로 확인되고 표현형이 특성화된 iPSC-CM을 생성했다. 이들 세포를 TdP 위험 수준이 서로 다른 28종의 화합물에 노출시켰다. MEA를 사용하여 장전 퍼텐셜(field potential) 지속시간, 보정된 장전 퍼텐셜 지속시간, 박동 주기 및 진폭을 포함한 전기생리학적 반응을 측정했다. 이러한 데이터를 인공신경망(ANN), 랜덤 포레스트 및 XGBoost를 포함한 기계학습 모델을 훈련하고 비교하는 데 사용했다. 모델 성능은 그리드 탐색으로 최적화하고 5겹 교차검증으로 평가했다. 결과: LQTS iPSC-CM으로 훈련한 ANN 모델이 가장 높은 정확도를 보였으며(곡선하면적 [AUC] = 0.94), BrS 세포주는 칼슘 채널 차단제에 대한 과민성을 보인 반면 LQTS 세포주는 칼륨 채널 억제제에 대한 반응이 증강되어 있었다. 이전에 애매했던 화합물들은 질환 특이적 전기생리학적 프로파일에 근거하여 재분류되었으며, 이는 해당 플랫폼의 유용성을 유전형(genotype) 특이적 심독성 위험 평가에서 보여주었다. 결론: 본 연구는 잘 특성화된 환자 유래 iPSC-CM을 활용한 심독성 스크리닝의 확장 가능하고 개별화된 접근법을 제시한다. 이 플랫폼은 약물 안전성 예측을 향상시키고, 규제 평가를 지원하며, 부정맥 위험 평가에서 정밀의학을 발전시키는 데 기여한다.
https://doi.org/10.1016/j.jare.2025.07.030
Cardiotoxicity
Computer science
Genotype
Machine learning
Artificial intelligence
Internal medicine
Medicine
Biology
Toxicity
Genetics
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Article
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2025Abstract Wed146: Generation and characterization of induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes from uncontrolled diabetic patients with ischemic and non-ischemic cardiomyopathy
Sung Woo Cho, Hyoung Kyu Kim, Jin Han, Yun‐Gwi Park, Sung‐Hwan Moon
IF 16.2 (2025)
Circulation Research
당뇨병은 관상동맥질환, 심부전, 심근병증에 대한 중요한 위험인자이며, 죽상경화증뿐만 아니라 심장의 구조적 및 기능적 변화에 기여한다. 환자 특이적 유도만능줄기세포 유래 심근세포(iPSC-CM)는 세포 기전 연구와 약물 발견을 위한 플랫폼으로서 큰 잠재력을 지닌다. 본 연구에서는 건강한 대조군(27세 여성)의 말초혈액 단핵구로부터, 그리고 허혈성 심근병증(ICMP) 및 비허혈성 심근병증(Non-iCMP) 환자에서 조절되지 않는 당뇨 환자의 말초혈액 단핵구로부터 박동하는 iPSC-CM을 생성하였다. ICMP를 가진 56세 남성 환자는 박출률(EF) 35%로 감소되어 있었고, 혈색소 A1C 9.6%였으며, 3혈관 관상동맥질환이 유의하게 관찰되었다. Non-iCMP를 가진 62세 남성 환자는 TTN 유전자 변이를 가지고 있었고, 관상동맥질환은 없었으며, EF는 25%로 감소되어 있었고, 혈색소 A1C는 10.5%였다. 전기생리학적 특성은 whole-cell 패치클램프 기법을 사용하여 세 종류의 iPSC-CM에서 기록하고 분석하였다. 70% 이상 세포에서 심실형 작용전위(AP)가 나타나, 이들 세포가 심실 심근세포의 전기적 특성을 매우 유사하게 모사함을 시사하였다. 건강한 대조군 유래 iPSC-CM과 비교할 때, ICMP 및 Non-iCMP 환자 유래 iPSC-CM은 작용전위 진폭의 유의한 증가, 80% 재분극 시 작용전위 지속시간(APD80)의 연장, 그리고 최대 이완기 전위(MDP)의 감소를 보였다(표). 세 군의 iPSC-CM에 대해 RNA 시퀀싱을 수행한 후, 차등 발현 유전자(DEG) 및 교토유전학백과사전(KEGG) 경로 분석을 실시하였다. DEG 분석 결과, ICMP 및 Non-iCMP 환자 유래 iPSC-CM은 건강한 대조군 유래 iPSC-CM과 비교하여 섬유화, 심독성, 염증 반응, 세포외기질 부착 분자 및 죽상경화증과 관련된 유전자에서 유의한 변화가 확인되었다. KEGG 경로 분석에서는 유의하게 상향 조절된 유전자가 ICMP iPSC-CM에서는 보체 및 응고 연쇄, 콜레스테롤 대사와 연관되어 있었으며, 반면 Non-iCMP iPSC-CM에서는 건강한 대조군과 비교하여 세포외기질-수용체 상호작용 및 국소 부착(focal adhesion) 경로가 유의하게 상향 조절됨이 관찰되었다. 이러한 결과는 ICMP 및 Non-iCMP 환자 유래 iPSC-CM이 당뇨성 심근병증을 모델링하고, 세포 기전을 규명하며, 약물 발견을 촉진하기 위한 가치 있는 플랫폼으로 활용될 수 있음을 시사한다.
https://doi.org/10.1161/res.137.suppl_1.wed146
Coronary artery disease
Ejection fraction
Diabetic cardiomyopathy
Induced pluripotent stem cell
Repolarization
Cardiomyopathy
Ischemic cardiomyopathy
Extracellular matrix