KT Lab
생명과학부 임경태
KT Lab은 인간 폐포의 발달과 질환 기전을 심층적으로 연구하는 연구실로, 인간 폐포 오가노이드 모델을 활용한 혁신적인 연구를 선도하고 있습니다. 본 연구실은 인간 폐포의 정상 발달 과정과 다양한 폐 질환(특히 선천성 및 만성 폐 질환)의 발생 원인을 규명하기 위해, 실제 인간 조직을 모사한 3차원 오가노이드 시스템을 개발하고 이를 다양한 연구에 적용하고 있습니다.
연구실의 주요 연구 분야는 인간 태아 폐의 세포 운명 결정, 폐포 분화 및 성숙, 그리고 이 과정에서 작동하는 유전자 네트워크와 신호전달 경로의 규명입니다. 단일세포 전사체 분석, 공간 전사체 분석, 3D 유전체 분석 등 첨단 오믹스 기술을 적극적으로 도입하여, 폐포 발달의 시공간적 세포 지도와 분자적 조절 메커니즘을 밝히고 있습니다. 이를 통해 폐포의 정상 발달뿐만 아니라, 선천성 폐 질환, 만성폐쇄성폐질환(COPD), 폐섬유화증 등 다양한 질환에서 나타나는 세포 및 조직 수준의 이상 현상을 이해하고 있습니다.
또한, KT Lab은 줄기세포의 가소성과 조직 재생, 그리고 면역계와의 상호작용에 대한 연구도 활발히 진행하고 있습니다. 줄기세포가 외부 환경 자극이나 염증 반응에 어떻게 반응하여 분화 및 기능을 변화시키는지, 그리고 이러한 과정이 조직 재생과 질환 발생에 어떤 영향을 미치는지에 대한 분자적·유전적 메커니즘을 규명하고 있습니다. 이를 바탕으로 조직 재생 및 질환 치료를 위한 새로운 표적 발굴과 치료 전략 개발에 기여하고 있습니다.
KT Lab의 연구는 기초 생물학적 이해를 넘어서, 신약 개발, 독성 평가, 맞춤형 치료 전략 수립 등 다양한 응용 분야로 확장되고 있습니다. 실제로, 폐포 오가노이드를 이용한 약물 반응성 평가 및 질환 모델링은 향후 임상적 적용 가능성을 높이고, 환자 맞춤형 치료법 개발에 기여할 것으로 기대됩니다. 이러한 연구 성과는 국내외 학술지에 다수 게재되고 있으며, 다양한 국제 협력 및 학술 활동을 통해 연구의 폭과 깊이를 더해가고 있습니다.
KT Lab은 앞으로도 인간 폐 발달과 질환 연구의 최전선에서, 혁신적인 연구와 융합적 접근을 통해 폐 질환의 예방과 치료에 실질적으로 기여할 수 있는 연구를 지속적으로 수행할 계획입니다.
Lung Regeneration
Single Cell Genomics
Spatial Transcriptomics
인간 폐포 오가노이드 모델을 활용한 폐포 발달 및 질환 연구
KT Lab은 인간 폐포 오가노이드 모델을 개발하고 이를 활용하여 폐포의 발달 과정과 관련 질환의 분자적 메커니즘을 심층적으로 연구하고 있습니다. 인간 폐포 오가노이드는 실제 폐포의 구조와 기능을 모사할 수 있는 3차원 세포 배양 시스템으로, 기존의 동물 모델이나 2차원 세포 배양으로는 접근하기 어려운 인간 특이적 발달과 질환 기전을 규명하는 데 큰 역할을 하고 있습니다. 특히, Surfactant Protein의 합성, 수송, 분비 메커니즘을 규명함으로써, 폐포의 성숙화와 관련된 유전적·분자적 조절 네트워크를 밝히고 있습니다.
이러한 연구는 폐포의 정상 발달뿐만 아니라, 선천성 및 후천성 폐 질환(예: 간질성 폐질환, 만성폐쇄성폐질환 등)에서 나타나는 세포 및 조직 수준의 이상 현상을 이해하는 데 중요한 단서를 제공합니다. 오가노이드 모델을 통해 AT2(Alveolar Type 2) 세포의 줄기세포적 특성과 재생 능력, 그리고 이들이 폐 손상 및 질환 상황에서 어떻게 반응하고 변화하는지에 대한 연구도 활발히 이루어지고 있습니다. 이를 통해 인간 폐포의 재생과 복구, 그리고 질환 발생의 근본 원인에 대한 새로운 통찰을 얻고 있습니다.
KT Lab의 오가노이드 기반 연구는 단순히 기초 생물학적 이해를 넘어서, 신약 개발, 독성 평가, 맞춤형 치료 전략 수립 등 다양한 응용 분야로 확장되고 있습니다. 실제로, 폐포 오가노이드를 이용한 약물 반응성 평가 및 질환 모델링은 향후 임상적 적용 가능성을 높이고, 환자 맞춤형 치료법 개발에 기여할 것으로 기대됩니다.
인간 폐 발달의 시공간 전사체 지도와 세포 운명 결정 메커니즘
KT Lab은 인간 태아 폐의 발달 과정을 시공간적으로 정밀하게 분석하여, 다양한 세포 유형의 발생과 분화, 그리고 이들이 어떻게 조직 내에서 공간적으로 배열되고 기능적으로 특화되는지에 대한 연구를 수행하고 있습니다. 이를 위해 단일세포 전사체 분석, 공간 전사체 분석, 3D 유전체 분석 등 첨단 오믹스 기술을 적극적으로 활용하고 있습니다. 이러한 접근법을 통해 폐포 분화와 성숙, 그리고 각 세포 집단의 운명 결정에 관여하는 유전자 네트워크와 신호전달 경로(Wnt, FGF 등)를 규명하고 있습니다.
특히, 인간 폐포의 발생 과정에서 나타나는 세포 간 상호작용과 미세환경(니치)의 역할, 그리고 면역세포와 상피세포 간의 상호작용이 폐포의 정상 발달 및 질환 발생에 미치는 영향을 심도 있게 탐구하고 있습니다. 예를 들어, 면역세포가 분비하는 IL-1β와 같은 사이토카인이 상피 전구세포의 분화와 성숙에 미치는 영향, 그리고 선천성 폐 질환에서 나타나는 세포 운명 결정의 교란 현상 등을 규명하고 있습니다.
이러한 시공간적 세포 지도와 운명 결정 메커니즘 연구는 인간 폐 발달의 근본 원리를 밝히는 데 그치지 않고, 선천성 및 후천성 폐 질환의 조기 진단, 예후 예측, 맞춤형 치료 전략 개발 등 임상적 응용 가능성도 높이고 있습니다. KT Lab은 이를 바탕으로 폐 질환의 예방과 치료에 기여할 수 있는 혁신적 연구를 지속적으로 추진하고 있습니다.
줄기세포 가소성과 조직 재생, 그리고 면역계와의 상호작용
KT Lab은 줄기세포의 가소성(plasticity)과 조직 재생 과정에서 면역계가 어떻게 작동하는지, 그리고 이들이 폐 질환의 발생 및 회복에 어떤 영향을 미치는지에 대한 연구를 수행하고 있습니다. 줄기세포의 운명 결정은 외부 환경 자극, 염증 반응, 면역세포와의 상호작용 등 다양한 요인에 의해 조절되며, 이러한 복합적인 신호들이 조직의 재생과 질환의 진행에 중요한 역할을 합니다.
특히, 폐 손상이나 질환 상황에서 줄기세포가 어떻게 주변 환경을 감지하고, 그에 따라 분화 및 기능을 변화시키는지에 대한 분자적·유전적 조절 메커니즘을 규명하고 있습니다. 또한, 만성 질환이나 선천성 질환에서 재생 프로그램이 어떻게 오작동하거나 비정상적으로 활성화되어 조직 손상이나 섬유화 등 병리적 현상으로 이어지는지에 대한 연구도 활발히 이루어지고 있습니다.
이러한 연구는 조직 재생 및 질환 치료를 위한 새로운 표적 발굴, 줄기세포 기반 치료제 개발, 그리고 면역조절을 통한 조직 복구 촉진 등 다양한 임상적 응용 가능성을 제시합니다. KT Lab은 줄기세포 생물학과 면역학의 융합 연구를 통해 폐 질환의 근본적 치료법 개발에 앞장서고 있습니다.
1
Human alveolar organoid model for surfactant maturation
, 2025
2
Organoid modelling human fetal lung development
, 2023
3
Spatiotemporal atlas of human fetal lung development
, 2022
1
생애전주기형 인간 폐 오가노이드 플랫폼을 활용한 인간 폐 발달 및 선천성 질병 기작 규명 연구
2
발달 중인 인간 폐의 폐포 성숙화 과정시 상피-중간엽세포간 기능적 상호작용 규명
