Cell and Tissue Engineering Lab
고려대학교 의과대(기초교실)
박용두 교수
Mechanotransduction
Cardiac organoids
hiPSC‑derived cardiomyocytes
홈
Cell and Tissue Engineering Lab
고려대학교 의과대(기초교실) 박용두 교수
박용두 연구실은 조직공학 기반으로 hiPSC 유래 세포의 분화 및 성숙을 제어합니다. cyclic stretching 및 자기장 torque 자극을 포함한 mechanotransduction 조건과 fibrin gel 공배양에서의 ECM remodeling, 섬유아세포 활성 변화를 중심 기술로 보유하고 있습니다. 또한 항체 결합 nanogel을 이용한 immune checkpoint 기반 암 면역치료 플랫폼과 GPIbα-다중결합을 활용한 α-thrombin 정량 바이오센서 기술을 함께 연구합니다. 더불어 머신러닝 가상실험으로 주화성 활성 펩타이드를 발굴하여 세포 이동성 관련 효능평가로 연결합니다.
MechanotransductionCardiac organoidshiPSC‑derived cardiomyocytesECM remodelingMagnetic torque stimulation
대표 연구 분야
연구 영역 전체보기
기계적 자극 기반 심장 조직공학 및 오가노이드 성숙 제어 연구
Mechanically Regulated Cardiac Tissue Engineering and Organoid Maturation Control
연구 분야 상세보기
항체-나노젤 면역치료 플랫폼 및 단백질 상호작용 바이오센서 연구
Antibody-Nanogel Immunotherapy Platforms and Protein-Interaction Biosensors
연구 분야 상세보기
머신러닝 가상실험 기반 청각전구세포 주화성 펩타이드 발굴 연구
Machine-Learning Virtual Experimentation for Chemotactic Peptide Discovery in Auditory Progenitor Ce
연구 분야 상세보기
연구 성과 추이
표시된 성과는 수집된 데이터 기준으로 산출되며, 일부 차이가 있을 수 있습니다.
주요 논문
5
논문 전체보기
1
Article
|
인용수 2
·
2025Effects of cPIP2 peptide and rosuvastatin on TLR4 signaling and cardiac remodeling in an acute myocardial infarction model
Kang-Gon Lee, Tae Hoon Shin, Uisuk Jeong, Sangdun Choi, Jeong An Gim, Yongdoo Park
Biomedicine & Pharmacotherapy
급성 심근경색(AMI)은 Toll-like receptor 4 (TLR4) 매개 염증 경로를 통해 악성 심장 리모델링을 유발한다. 본 연구는 임상에서 승인된 항염증제인 rosuvastatin (RSV)과, 사이클릭 파지 디스플레이 유래 억제 펩타이드 2(cyclic phage display-derived inhibitory peptide 2, cPIP2)의 병용을 이용하여 세포외 및 세포내 TLR4 신호전달을 동시에 표적하는 이중 억제 전략을 평가하고자 하였다. 흰쥐 AMI 모델에서 cPIP2와 RSV를 단독 또는 병용으로 투여하였다. 압력-용적(PV) 루프 분석 결과, 병용 처치는 심박출량, 일회박출량 및 박출률을 포함한 심장 기능을 유의하게 개선하였다. 조직학적 염색과 RNA 시퀀싱은 이중 처치가 TLR4, CD68 및 IL-6의 발현 감소를 통해 섬유화를 감소시키는 동시에 CD31의 상향 조절을 통해 혈관신생을 촉진함을 보여주었다. 전사체 분석은 또한 미토콘드리아 유전자의 회복과 더불어 친염증 신호전달 경로의 억제를 추가로 확인하였다. 이러한 결과는 cPIP2와 RSV를 통해 세포외 및 세포내 TLR4 신호전달을 동시에 억제하는 전략이 AMI 이후 강력한 심장 보호와 기능 회복을 유도함을 입증한다. 본 이중 표적 접근은 허혈성 손상 이후 병적 리모델링을 예방하고 심근의 재생을 촉진하기 위한 유망한 치료 전략이 될 수 있다.
https://doi.org/10.1016/j.biopha.2025.118429
Rosuvastatin
Myocardial infarction
Ventricular remodeling
Cardiology
Medicine
Internal medicine
TLR4
Receptor
2
Article
|
·
인용수 1
·
2025Three-dimensional magnetic torque stimulation enhances functional structural maturation in developing human cardiac organoids
Tae Hoon Shin, Ji-Min Noh, Seung-Cheol Choi, Myeongjin Song, Myeongjin Kang, Myeong-Hwa Song, Ryeon Heo, Young Keul Jeon, Sung Joon Kim, Seung‐Jong Kim, Do‐Sun Lim, Yongdoo Park
IF 10.4 (2025)
Acta Biomaterialia
https://doi.org/10.1016/j.actbio.2025.10.040
Organoid
Mechanotransduction
Downregulation and upregulation
Cardiac muscle
Stimulation
Stem cell
Torque
3
Article
|
인용수 2
·
2025Cardiac fibroblast-mediated ECM remodeling regulates maturation in an in vitro 3D engineered cardiac tissue
Yongjun Jang, Myeongjin Kang, Yong Guk Kang, Dongtak Lee, Hyo Gi Jung, Dae Sung Yoon, Jongseong Kim, Yongdoo Park
IF 10.1 (2025)
Journal of Tissue Engineering
심장 섬유아세포(cardiac fibroblasts)는 세포외기질(ECM) 단백질과 리모델링 효소를 생성함으로써 심장 항상성, 재생, 및 질병에서 중요한 역할을 한다. 정상 조건에서는 섬유아세포가 비활성(quiescent) 상태로 존재하며 조직 구조와 ECM turnover와 같은 항상성을 유지한다. 그러나 손상, 노화 또는 기계적 스트레스와 같은 자극에 의해 활성화되면 과도한 세포 증식과 ECM 생성으로 인해 질병을 유발할 수 있다. 질병 진행에서의 역할 외에도, 발달 동안 심장 섬유아세포가 심장 성숙에 어떻게 기여하는지, 그리고 발달 과정에서의 사이토카인 및 ECM 생성에 관여하는 기전이 병적 조건에서 관찰되는 것과 일치하는지 여부는 여전히 불명확하다. 본 연구에서는 3차원(3D) 체외 모델에서 섬유아세포 활성도를 조절하여, 공학화된 심장 조직의 기능적 및 구조적 성숙을 규명하고자 하였다. 이 모델에서 사람 유도만능줄기세포 유래 심근세포(hiPSC-CMs)와 사람 1차 심장 섬유아세포(FBs)를 피브린 겔(fibrin gel)에서 공배양하였으며, 이들의 형태, 박동 특성, 박동력, 그리고 mRNA 발현 양상을 분석하였다. 그 결과, 기능적 및 구조적 성숙은 섬유아세포가 유도하는 조직 수축과 콜라겐 침착에 의해 증진되었고, ECM 리모델링의 억제는 두 과정 모두를 저해하였다. 다만, 과도한 콜라겐 축적은 수축 효율을 제한함으로써 기능적 성숙을 감소시켰다. 본 데이터는 심장 섬유아세포에 의한 ECM 리모델링이 심장 조직의 유지와 성숙에 필수적임을 시사한다. 또한 섬유아세포 활성에 의한 콜라겐 침착의 조절은 향후 연구에서 핵심 초점이 될 것으로 보이는데, 이는 심장 발달과 심장 질환의 진행 모두에 결정적으로 영향을 미칠 수 있기 때문이다.
https://doi.org/10.1177/20417314251356321
Extracellular matrix
Cell biology
Fibroblast
Homeostasis
Induced pluripotent stem cell
Biology
Chemistry
In vitro
Embryonic stem cell
Biochemistry
최신 정부 과제
15
과제 전체보기
1
주관|
2019년 10월-2023년 12월
|1,140,000,000원마이크로 심실 오가노이드 심근병증 모델링 플랫폼 개발
1) 마이크로 심실 오가노이드 성숙을 위한 MTS 최적화
o MTS용 오가노이드 패턴 개발
- 마이크로 심실 오가노이드의 균일한 크기 제작 및 MTS에 적용할 수 있는 오가노이드 패턴을 개발하고자 함. 현재 마이크로 심실 오가노이드의 제작 방법은 크기가 균일하지 않다는 점과 무작위적 자가조립에 의해 형성되기 때문에 심실 오가노이드 내부에 자성입자를 넣기 어렵다는 한계가 있음. 따라서 균일한 자기장을 가할 수 있는 면적인 9.6 cm2 내 micro-well array 기술을 활용하여 균일한 크기의 마이크로 심실 오가노이드를 제작과 자성입자 포합을 할 수 있도록 하고 동시에 물리적 힘을 가할 수 있는 MTS용 오가노이드 패턴을 개발하고자 함.
o 물리적 응력 주기에 의한 심실 오가노이드 박동 동기화 유도
- 심실 오가노이드는 자발적 박동을 하지만, 개체 간 박동 특성이 차이가 있음. 심실 오가노이드의 박동 동기화 유도 및 개체 간 차이를 최소화하기 위하여, 물리적 자극을 이용한 박동 동기화 유도를 진행하고자 함. 심실 오가노이드 내부 및 표면에 결합된 자성입자는 MTS의 자기장 주기에 따라 힘을 전달하므로, 물리적 응력 주기를 조절하며 심실 오가노이드의 박동 동기화를 유도하고자 함.
2) 마이크로 심실 오가노이드 기반 심근병증 모델링 플랫폼 최적화
o 물리적 응력 주기에 의한 심근병증 오가노이드 성숙도 평가
- 1차년도 염기교정 기술로 구축한 심근병증 모델 세포는 TTN, LMNA, DES, MYH7, MYBPC3 등 심근세포의 힘 전달 및 구조와 관련된 유전자로, 물리적 응력에 의한 반응이 일반적인 세포에 비해 현저히 다를 것으로 예상됨. 따라서 심근병증 오가노이드의 기본적인 성숙도 평가와 더불어 물리적 응력에 의한 반응 및 성숙도를 평가하여, 각 유전자들이 힘에 대한 반응 및 세포 내부 전달 과정에서 어떠한 역할에 하는지에 대해 분석하고자 함.
자기장 응력 시스템
성숙
심실 오가노이드
물리적 힘
플랫폼
패턴
자성입자
자가조립
2
2019년 7월-2025년 6월
|1,911,920,000원머신러닝 가상실험 기반 청각전구세포 주화성 활성 펩타이드 발굴
펩타이드의 구조 및 기능의 통합 분석이 가능한 머신러닝 및 가상실험 연구방법 개발과 세포 이동성 분석을 통한 통합 매트릭 개발과 이를 기반으로 하는 전구세포의 주화성 활성 펩타이드의 평가
머신러닝
펩타이드 모티브
인공지능
라이브러리
주화성
생활성 펩타이드
세포 이동성
약물 효능평가
3
주관|
2019년 6월-2023년 12월
|803,308,000원장협착 조기진단을 위한 소화관운동 Sonoeletrogram 기반 CDAI 진단 의료기기 개발
본 과제는 복부에서 발생하는 소화 음향을 전극으로 측정해 장 협착을 돕는 웨어러블 디바이스와 AI+신호처리 플랫폼을 개발하는 연구임.
연구 목표는 2차 시제품(Sono-Electrogram) 제작과 Sono-Electrogram 기반 장 협착 진단용 웨어러블 디바이스의 EGG 신호 측정 회로, 회로 기술, Firmware 고도화, 기구 설계 및 저전력 BLE 기반 신호처리 알고리즘 개발 및 AI+신호처리 플랫폼 구축에 있음. 핵심 연구 내용은 다채널 Cortex-M4 기반 고속 샘플링, 저전력 소형화, 사용자 식별 및 센서 데이터 보정기술, 딥 러닝 학습용 서버 플랫폼(중계서버·처리서버·백업서버) 구성, IRB 제출 후 prototype 이용 복부 signal DATA·라이프로그 수집 및 시제품 사용성 평가 수행임. 기대 효과는 장 협착음 기반 기존 PROTOTYPE 대비 Sono-Electrogram 기반 H/W·F/W 업그레이드와 AI 신호처리 적용을 통해 전자청진기 및 PROTOTYPE로 소화 음향 수집 성능 향상에 있음.
소화관운동 검사
웨어러블 디바이스
의료기기
장 협착
임상의사결정인공지능
최신 특허
특허 전체보기
전체 특허
자기장을 이용한 심혈관 오가노이드의 성숙화 방법
상태
공개출원연도
2024출원번호
1020240022501세포의 이동성 평가를 위한 비선형 유한 요소 분석 방법
상태
취하출원연도
2020출원번호
1020200167716프로그래밍 알고리즘 및 수치 해석을 이용한 전구세포 또는 줄기세포 동원활성을 가지는 물질의 동원활성에 대한 정량적 평가 방법
상태
거절출원연도
2019출원번호
1020190058009