이 연구 주제는 허혈성 조직 손상, 말초동맥질환, 심근경색과 같은 혈관성 질환에서 손상된 미세혈관과 조직의 기능을 회복하기 위한 줄기세포 기반 재생전략에 초점을 둔다. 연구실은 특히 내피전구세포(EPC)와 혈관줄기세포의 발생, 분화, 이동, 생착 및 기능 활성화를 분자생리학적 관점에서 해석하며, 혈관 재형성과 조직 재생의 핵심 조절 원리를 규명하고자 한다. 이를 통해 단순한 세포 투여를 넘어, 실제 치료 효율이 높은 기능강화형 세포치료제 개발의 기반을 마련하고 있다. 연구실의 주요 논문들은 골수 미세환경에서의 Jagged-1/Notch 신호와 SDF-1/CXCR4 축이 내피전구세포의 발달과 성숙, 혈관신생 및 허혈조직 내 편입 능력에 결정적 역할을 한다는 점을 제시한다. 또한 EPC의 이동성, 증식능, 생존성, 신생혈관 형성 기전을 정밀하게 분석하여, 특정 신호경로를 조절함으로써 치료적 혈관재생 효과를 높일 수 있음을 보여주었다. 이는 혈관 재생이 단순한 세포 수의 문제가 아니라, 세포의 운명과 기능을 유도하는 미세환경 신호의 통합 조절 문제임을 시사한다. 이러한 연구는 중증 허혈성 질환, 당뇨성 족부궤양, 심혈관 손상 환자에게 적용 가능한 차세대 재생의학 기술로 확장될 수 있다. 특히 말초혈액 유래 줄기세포를 활용한 무이종 배양법, 기능강화 인자 적용, 환자 맞춤형 세포치료제 개발은 실제 임상 적용 가능성을 높이는 방향으로 진행되고 있다. 궁극적으로 본 연구는 혈관 재생의 생물학적 이해를 심화하는 동시에, 난치성 혈관질환 치료를 위한 정밀 세포치료 플랫폼을 구축하는 데 기여한다.

연구실의 또 다른 핵심 축은 줄기세포가 존재하고 기능하는 미세환경, 즉 니쉬(niche)의 구조와 역할을 규명하는 것이다. 혈관줄기세포와 전구세포는 독립적으로 존재하는 것이 아니라 골수 및 혈관 주변의 특정 세포·기질·신호 분자와 상호작용하며 유지되고 분화한다. 연구실은 이러한 니쉬가 줄기세포의 자기재생, 분화계통도, 성숙 단계, 조직 재생 능력을 어떻게 조절하는지 체계적으로 연구하고 있다. 특히 osteo/adipo/MSC 니쉬의 구성과 리모델링, 내피세포 특이적 Jagged-1/Notch 신호, CXCR4 기반 케모카인 축 등은 줄기세포의 초기 상태 유지와 후기 성숙 전환을 구분하여 조절하는 핵심 요소로 다뤄진다. 연구과제에서 제시된 바와 같이 혈관줄기세포의 기원 규명, 세포운명 결정 인자의 발굴, hierarchy 분석은 혈관계 줄기세포 연구의 새로운 패러다임을 제시한다. 이러한 접근은 왜 일부 줄기세포는 기능적 혈관세포로 성숙하는 반면, 일부는 미성숙 상태에 머무르거나 치료 효율이 낮은지를 설명하는 데 중요한 단서를 제공한다. 줄기세포 니쉬 연구는 재생의학뿐 아니라 세포치료제 생산, 조직공학, 질환 모델링 등 다양한 분야로 확장 가능하다. 니쉬를 정밀하게 모사하거나 재구성하면 세포의 기능을 외부에서 제어할 수 있으며, 이는 고효율 분화 유도, 노화 억제, 생착 향상, 조직 특이적 재생 촉진으로 이어질 수 있다. 따라서 이 연구는 줄기세포를 단순한 치료 재료가 아니라, 미세환경과 함께 설계해야 하는 동적 시스템으로 이해하게 만드는 기반 연구라 할 수 있다.

연구실은 줄기세포의 본래 잠재력을 극대화하기 위한 배양 환경과 기능강화 기술 개발에도 주력하고 있다. 줄기세포 치료의 실제 한계는 세포 확보량, 배양 중 기능 저하, 생착 실패, 분화 불균일성 등에 있으며, 이를 해결하기 위해 배지 조성, 배양 용기, 화합물 처리, 3차원 구조 기반 배양 시스템 등을 통합적으로 개발하고 있다. 이 연구는 기초 생물학 연구를 임상 및 산업화 가능한 세포 제조기술로 연결하는 중요한 중간 단계에 해당한다. 등록 특허들에서 확인되듯이, 연구실은 줄기세포 노화 억제 및 분화 촉진용 배지 조성물, CHIR99021 기반 생물학적 활성 증가 조성물, 심장 보호 효과를 갖는 신규 화합물, 재조합 파지 기반 줄기세포 배양용 용기 등을 개발해 왔다. 특히 파지의 나노섬유성 구조를 활용한 배양 용기는 줄기세포에 물리적·기계적 니쉬를 제공하여 생리적 활성을 높이는 점에서 주목된다. 이는 줄기세포를 단순히 살아 있게 유지하는 수준을 넘어, 치료 목적에 맞게 기능적으로 최적화하는 플랫폼 기술로 볼 수 있다. 이러한 기능강화 배양기술은 허혈성 심혈관질환, 조직 손상, 당뇨성 궤양 치료뿐 아니라 인공혈관 제작과 3D 바이오프린팅에도 직접적으로 연결된다. 실제로 연구실은 동맥 및 정맥형 혈관줄기세포 기반 환자맞춤형 인공 혈관조직 이식체 개발, 약물방출형 바이오잉크 최적화 등 응용 연구를 수행하고 있다. 따라서 본 연구 주제는 줄기세포의 생물학적 성질을 이해하는 데서 그치지 않고, 재생의학 제품화와 임상 번역을 가능하게 하는 제조·공정 기술의 고도화를 목표로 한다.