경북대학교 엑소좀연구실
의생명융합공학과 백문창
경북대학교 엑소좀연구실은 엑소좀(Exosome, 세포 아바타)을 중심으로 암 조기 진단 및 치료 기술 개발에 매진하고 있는 국내 대표적인 연구실입니다. 본 연구실은 세포에서 분비되는 엑소좀의 특성을 심층적으로 분석하여, 암의 조기 진단과 맞춤형 치료에 적용할 수 있는 다양한 원천기술을 개발하고 있습니다. 특히, 엑소좀을 이용한 liquid biopsy(액체 생검) 기술은 기존의 침습적 진단법을 대체할 수 있는 비침습적이고 신속한 암 진단 방법으로 주목받고 있습니다.
연구실은 엑소좀 기반 바이오마커 발굴, 다중 바이오마커 동시 검출, 암 특이적 엑소좀의 분리 및 정량, 그리고 엑소좀을 활용한 표적 약물 전달 및 면역항암 치료 등 다양한 연구를 수행하고 있습니다. 인코딩 자성입자와 인공지능 알고리즘을 결합한 다중검출 플랫폼 개발, 접선 유동 여과 및 광 산란 방식 등 첨단 분리·정량 기술의 자체 개발 등은 연구실의 기술적 차별성을 보여줍니다. 이러한 연구는 암의 이질성과 복잡성을 극복하고, 환자 맞춤형 정밀의료 실현에 크게 기여하고 있습니다.
또한, 본 연구실은 다양한 암종(유방암, 폐암, 대장암 등)에서 엑소좀의 역할과 기능을 규명하고, 엑소좀 분비 및 기능 조절을 통한 암세포 성장 및 전이 억제, 면역세포 유래 엑소좀을 이용한 면역항암제 개발 등 혁신적인 치료 전략을 제시하고 있습니다. 이와 더불어, 엑소좀의 분리·정량, 바이오마커 분석, 표적화 기술 등에서 다수의 특허와 논문을 발표하며 국내외적으로 연구 성과를 인정받고 있습니다.
연구실은 하버드 의과대학 등 국내외 유수 연구기관과의 협업을 통해 글로벌 연구 네트워크를 구축하고 있으며, 다양한 정부 및 산업체 지원 연구과제를 수행하고 있습니다. 이를 통해 엑소좀 연구의 학문적·산업적 가치를 높이고, 차세대 암 진단 및 치료 기술의 상용화와 임상 적용을 선도하고 있습니다.
경북대학교 엑소좀연구실은 앞으로도 엑소좀을 기반으로 한 혁신적 진단·치료 기술 개발을 통해 암 극복과 인류 건강 증진에 기여하고자 합니다. 첨단 융합기술과 창의적 연구를 바탕으로, 미래 의생명과학 분야의 새로운 패러다임을 제시하는 연구실로 자리매김하고 있습니다.
Exosome-based Diagnostics
Liquid Biopsy
Gut Microbiome
엑소좀 기반 암 조기 진단 및 치료 기술 개발
엑소좀은 세포에서 분비되는 나노 크기의 소포체로, 세포 간 신호전달 및 물질 운반에 중요한 역할을 합니다. 특히 암세포에서 분비되는 엑소좀은 암의 진행, 전이, 약물 내성 등 다양한 암 관련 생물학적 현상에 깊이 관여하고 있습니다. 본 연구실은 이러한 엑소좀의 특성을 활용하여 암의 조기 진단과 치료 기술을 개발하는 데 집중하고 있습니다.
암 조기 진단 분야에서는 혈액 등 체액 내에 존재하는 엑소좀을 분리·정량하고, 그 안에 포함된 단백질, RNA, DNA 등 다양한 바이오마커를 분석하여 암의 존재 여부 및 진행 단계를 신속하고 비침습적으로 파악할 수 있는 liquid biopsy 기술을 연구하고 있습니다. 특히, 기존의 단일 바이오마커 기반 진단의 한계를 극복하기 위해 다중 바이오마커 분석 플랫폼을 개발하고 있으며, 이를 통해 암의 이질성과 복잡성을 효과적으로 진단할 수 있는 기반을 마련하고 있습니다.
치료 기술 개발 측면에서는 엑소좀을 이용한 표적 약물 전달 시스템, 면역세포 유래 엑소좀을 활용한 면역항암제 개발, 엑소좀 분비 및 기능 조절을 통한 암세포의 성장 및 전이 억제 등 다양한 전략을 시도하고 있습니다. 또한, 엑소좀의 분리 및 정량을 위한 첨단 장비와 기술을 자체적으로 개발하여 연구의 정확성과 효율성을 높이고 있습니다. 이러한 연구는 암 환자의 조기 진단과 맞춤형 치료 실현에 크게 기여할 것으로 기대됩니다.
인공지능 및 자성입자를 활용한 다중 바이오마커 검출 플랫폼
암의 조기 진단 및 정밀의료 실현을 위해서는 다양한 바이오마커를 동시에 정확하게 검출할 수 있는 기술이 필수적입니다. 본 연구실은 인코딩 자성입자와 인공지능 알고리즘을 결합한 다중검출 플랫폼을 개발하여, 다양한 암 관련 바이오마커를 한 번에 고감도로 분석할 수 있는 혁신적인 기술을 선보이고 있습니다.
이 플랫폼은 서로 다른 자기축을 가진 자성입자에 암 관련 바이오마커를 결합하여, 다양한 암 세포 유래 엑소좀을 특이적으로 검출할 수 있도록 설계되었습니다. 검출된 신호는 인공지능 기반의 딥러닝 알고리즘을 통해 해석되어, 암 환자와 건강한 대조군을 효과적으로 구분할 수 있습니다. 이러한 기술은 기존의 단일 분석법 대비 진단의 정확도와 효율성을 크게 향상시키며, 임상 현장에서의 활용 가능성을 높이고 있습니다.
특히, 본 연구실은 자성입자 기반 다중검출 기술의 상용화와 임상 적용을 위해 특허 출원 및 관련 장비 개발에도 적극적으로 참여하고 있습니다. 이와 같은 융합 연구는 암 진단의 새로운 패러다임을 제시할 뿐만 아니라, 향후 다양한 질병의 조기 진단 및 예후 예측에도 폭넓게 응용될 수 있을 것으로 기대됩니다.
엑소좀 분리 및 정량 기술의 혁신과 응용
엑소좀 연구의 핵심은 고순도, 고효율로 엑소좀을 분리하고 정량하는 기술에 있습니다. 본 연구실은 접선 유동 여과(tangential flow filtration)와 광 산란 방식 등 첨단 분리·정량 기술을 개발하여, 소량의 혈액이나 다양한 세포 유래 배양액에서 엑소좀을 신속하게 분리하고 정확하게 정량할 수 있는 시스템을 구축하였습니다.
이러한 시스템은 기존의 엑소좀 분리·정량 방법에 비해 최소 10배 이상의 순도와 20배 이하의 낮은 농도에서도 엑소좀을 검출할 수 있는 뛰어난 성능을 자랑합니다. 이를 통해 세포 배양 초기 단계부터 엑소좀의 분비 거동을 정밀하게 연구할 수 있으며, 유방암 등 다양한 암 모델에서 혈액 한 방울보다 적은 양으로도 암 관련 엑소좀 단백질의 변화를 실시간으로 모니터링할 수 있습니다.
이 기술은 엑소좀 기반 진단 및 치료 연구의 효율성을 극대화할 뿐만 아니라, 임상 및 산업 현장에서의 대량 생산, 품질 관리, 신약 개발 등 다양한 분야에 응용될 수 있습니다. 본 연구실은 이러한 첨단 분리·정량 기술을 바탕으로 엑소좀 연구의 새로운 지평을 열고 있습니다.
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