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.

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

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.

1. Leader-follower cell 상호작용 규명 위한 대사유전자의 시공간 패터닝 기술 구현 NIR(근적외선, Near-Infrared Light)은 적외선 영역중 가시광선과 비교적 가까운 파장대역으로 광독성(Phototoxicity)이 적거나 거의 없음. NIR대역에서 강한 활성(열효과 등)을 나타내는 GNP(금나노입자,Gold Nano Particle)를 이용하여 시공간적으로 정밀하게 선택적으로 광학에너지를 전달하여 활성을 조절하는 것이 가능함. 이를 이용한 광패너닝 기술로 타겟 유전자의 발현을 시공간적으로 조절하기 위한 광유전학 기술을 적용. - Smart siRNA delivery system - NIR 파장 기반의 광학 자극 및 현미경 장비 셋업 2. 다차원 군집이동 모델 이용한 Leader-follower cell의 상호작용과 군집이동 분석 세포군집이동의 정량적 분석을 위해 세포군집실험모델의 정확한 제어가 필요함. 따라서 다차원에 걸쳐 모양, 크기 및 세포의 수를 조절할 수 있는 패터닝 기술을 이용하여 세포군집실험을 위한 정량화 모델을 구축. 또한 살아있는 세포의 이동의 timelapse 영상을 이용한 정량분석으로 세포의 거동을 시간의 변화에따라 분석할 수 있음. - 세포군집형성을 위한 패터닝 기술 - 3차원 혈관신생모델 미세유체칩 - Time-lapse 영상 수집 및 particle image velocimetry (PIV) 분석 3. 혈관내피세포의 군집이동시 세포간의 힘 및 힘 관련 단백질 연관성 분석통한 군집이동 기전 규명 세포의 이동은 세포가 발생시킨 물리적인 힘이 주변기질 및 주변세포와의 유기적인 상호작용을 통하여 일어나는 것으로, 세포 이동시 세포와 세포외기질 사이에 발생하는 물리력을 측정함으로써 그동안 일반적인 생물학적 분석법으로 풀지 못했던 세포이동에 관한 여러 기전들을 밝혀내고 있음. 따라서 혈관신생에서 일어나는 혈관내피세포의 군집이동시에도 세포의 물리력 측정과 기존의 생물학적 분석을 연계함으로써 혈관신생시의 군집이동 기전을 밝혀낼 수 있음. - 군집이동시 세포간의 힘 측정 - 세포외기질 구조관찰을 통한 3차원 세포력 측정