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UNIST

울산과학기술원 바이오메디컬공학과

박태은 교수

Drug Delivery System

Organ-on-a-Chip

Human Organoid

UNIST

바이오메디컬공학과 박태은

UNIST의 Micro Tissue Engineering & Nanomedicine(m-TEN) 연구실은 인간 장기 모사 시스템, 오가노이드, 미세유체 칩 등 첨단 바이오공학 기술을 융합하여 차세대 신약 개발 및 정밀의료 실현을 목표로 하고 있습니다. 연구실은 기존의 동물실험이나 2차원 세포 배양의 한계를 극복하기 위해, 실제 인체의 생리적 환경과 유사한 3차원 미세생리 시스템을 개발하고, 이를 기반으로 신약 후보물질의 효능 및 독성 평가, 새로운 약물 타겟 발굴, 질환 모델링 등 다양한 연구를 수행하고 있습니다. 특히, 줄기세포 및 환자 유래 조직을 활용한 오가노이드 제작 기술을 통해, 개인 맞춤형 장기 모델을 구축하고 있습니다. 이러한 오가노이드는 환자의 유전적·생리적 특성을 반영할 수 있어, 정밀의료 및 맞춤형 치료 전략 개발에 중요한 역할을 합니다. 또한, 오가노이드와 미세유체 칩을 결합한 다중 장기 칩 플랫폼을 개발하여, 여러 장기 간의 상호작용을 동시에 모사하고, 약물의 전신적 효과 및 부작용까지도 예측할 수 있습니다. 연구실은 혈뇌장벽(BBB), 위장관, 신장 등 다양한 조직 장벽을 모사하는 미세유체 칩 기술을 선도적으로 개발하고 있습니다. 이를 통해 뇌 질환, 암, 염증성 질환 등 다양한 질환의 병태생리 연구와 신약의 전달 효율성, 안전성 평가를 수행하고 있습니다. 또한, 혈뇌장벽을 극복할 수 있는 압타머, 나노입자, 펩타이드 셔틀 등 혁신적 약물 전달 시스템을 개발하고, 미세유체 칩 기반의 고효율 스크리닝 플랫폼에서 그 효과를 검증하고 있습니다. m-TEN 연구실은 환자 맞춤형 치료를 실현하기 위한 정밀의료 플랫폼 구축에도 앞장서고 있습니다. 환자 유래 오가노이드와 3차원 바이오프린팅 기술을 결합하여, 실제 환자의 종양 미세환경과 이질성을 반영한 종양 모델을 제작하고, 이를 통해 항암제의 반응성, 내성, 부작용 등을 예측할 수 있습니다. 이러한 맞춤형 모델은 환자별로 최적화된 치료법을 제시하는 데 중요한 역할을 하며, 임상 적용 가능성을 높이고 있습니다. 이처럼 m-TEN 연구실은 인간 장기 모사 시스템, 오가노이드, 미세유체 칩, 정밀의료 플랫폼 등 다양한 첨단 기술을 융합하여, 신약 개발, 질환 모델링, 맞춤형 치료 등 바이오메디컬 분야의 혁신을 선도하고 있습니다. 연구실의 다학제적 접근과 창의적 연구는 미래 의료기술 발전에 중추적인 역할을 할 것으로 기대됩니다.

Drug Delivery System
Organ-on-a-Chip
Human Organoid
인간 장기 모사 시스템 및 오가노이드 기반 신약 개발
m-TEN 연구실은 인간 장기 모사 시스템과 오가노이드 기술을 활용하여 신약 개발의 혁신을 이끌고 있습니다. 기존의 동물실험이나 2차원 세포 배양 모델이 인간의 실제 생리적 환경을 충분히 반영하지 못하는 한계를 극복하기 위해, 연구실은 다양한 인간 장기 특이적 병태생리를 모사할 수 있는 3차원 미세생리 시스템을 개발하고 있습니다. 이를 통해 신약 후보물질의 효능 및 독성 평가를 보다 정확하게 수행할 수 있으며, 새로운 약물 타겟을 발굴하는 데에도 큰 기여를 하고 있습니다. 특히, 줄기세포 및 환자 유래 조직을 기반으로 한 오가노이드 제작 기술을 발전시켜, 개인 맞춤형 장기 모델을 구축하고 있습니다. 이러한 오가노이드는 실제 환자의 유전적·생리적 특성을 반영할 수 있어, 정밀의료 및 맞춤형 치료 전략 개발에 중요한 역할을 합니다. 또한, 다양한 장기(뇌, 신장, 위장관 등)에서 발생하는 질환의 병태생리 연구와 신약의 반응성 평가에 활용되고 있습니다. 연구실은 오가노이드와 미세유체 칩 기술을 결합하여, 다중 장기 칩(multi-organ-on-a-chip) 플랫폼을 개발하고 있습니다. 이 플랫폼은 여러 장기 간의 상호작용을 동시에 모사할 수 있어, 약물의 전신적 효과 및 부작용까지도 예측할 수 있습니다. 이러한 첨단 기술은 신약 개발의 성공률을 높이고, 임상 이전 단계에서의 효율적인 약물 스크리닝을 가능하게 합니다.
혈뇌장벽 및 조직 장벽 모사 칩을 통한 약물 전달 및 질환 모델링
m-TEN 연구실은 혈뇌장벽(BBB)과 같은 인간 조직 장벽을 정밀하게 모사하는 미세유체 칩(organ-on-a-chip) 기술을 선도적으로 개발하고 있습니다. 혈뇌장벽은 중추신경계로의 약물 전달을 제한하는 주요 장벽으로, 효과적인 뇌 질환 치료제 개발에 큰 장애물이 되어왔습니다. 연구실은 인간 유도만능줄기세포(iPSC) 유래 뇌 미세혈관 내피세포, 성상세포, 페리사이트 등 다양한 세포를 활용하여 실제와 유사한 3차원 혈뇌장벽 칩을 제작하고, 이를 통해 약물의 투과성, 효능, 독성 등을 체계적으로 평가하고 있습니다. 이러한 장벽 모사 칩은 단순히 약물 전달 효율을 높이는 데 그치지 않고, 알츠하이머병, 뇌종양, 뇌염 등 다양한 뇌 질환의 병태생리 연구에도 활용되고 있습니다. 예를 들어, 혈뇌장벽 칩을 이용해 신경염증 반응, 암세포의 뇌 전이 과정, 면역세포의 침투 등 실제 인체에서 일어나는 복잡한 현상을 재현함으로써, 기존 모델로는 관찰하기 어려웠던 세포 간 상호작용과 분자적 메커니즘을 규명하고 있습니다. 또한, 연구실은 장벽을 극복할 수 있는 새로운 약물 전달 시스템(예: 압타머, 나노입자, 펩타이드 셔틀 등)을 개발하고, 이를 미세유체 칩 기반의 고효율 스크리닝 플랫폼에서 검증하고 있습니다. 이를 통해 뇌를 비롯한 다양한 장기에 특이적으로 약물을 전달할 수 있는 혁신적 치료 전략을 제시하고 있습니다.
정밀의료를 위한 맞춤형 약물 전달 및 면역치료 플랫폼 개발
m-TEN 연구실은 환자 맞춤형 치료를 실현하기 위해, 오가노이드 및 미세생리 시스템을 기반으로 한 정밀의료 플랫폼을 구축하고 있습니다. 환자 유래 오가노이드와 3차원 바이오프린팅 기술을 결합하여, 실제 환자의 종양 미세환경과 이질성을 반영한 종양 모델을 제작하고, 이를 통해 항암제의 반응성, 내성, 부작용 등을 예측할 수 있습니다. 이러한 맞춤형 모델은 환자별로 최적화된 치료법을 제시하는 데 중요한 역할을 하며, 임상 적용 가능성을 높이고 있습니다. 연구실은 또한, 혈뇌장벽, 위장관, 신장 등 다양한 조직 장벽을 모사한 칩을 활용하여, 표적 약물 전달 시스템을 개발하고 있습니다. 예를 들어, 혈뇌장벽 칩을 이용해 뇌로의 약물 전달 효율을 극대화할 수 있는 압타머, 나노입자, 펩타이드 기반 셔틀 시스템을 발굴하고, 실제 동물모델 및 환자 유래 조직에서 그 효과를 검증하고 있습니다. 이와 더불어, 면역치료제의 안전성 및 효능 평가를 위한 미세생리 시스템도 개발하여, 차세대 면역항암제 및 염증성 질환 치료제 개발에 기여하고 있습니다. 이러한 연구는 기존의 획일적인 치료에서 벗어나, 환자 개개인의 유전적·생리적 특성을 반영한 맞춤형 치료 전략을 실현하는 데 중추적 역할을 하고 있습니다. m-TEN 연구실의 정밀의료 플랫폼은 신약 개발, 임상시험, 환자 맞춤 치료 등 다양한 의료 분야에서 혁신을 이끌고 있습니다.
1
Efficient and precise targeting of cancer cells using multiplexed CRISPR/Cas9-nickase and PARP inhibitors
S Lee#, K Kim#, HJ Jeong#, S Choi, H Cheng, D Kim, So Heo, J Mun, M Kim, E Lee, YJ Choi, S Lee, EA Lee, Y Jang, K Lim, HS Kim, E Jeong, SJ Myung, DB Jung, CS Yu, IH Song, MR Corces, JH Kang, K Myung, T Kwon, TE Park*, J Joo*, S Cho*
Cancer Research, 1970
2
Bioprinted Patient-derived Organoid Arrays Capture Intrinsic and Extrinsic Tumour Features for Advanced Personalised Medicine.
J Han†, HJ Jeong†, J Choi, T Kwon, K Myung, K Park, JI Park, S Sanchez, DB Jung, CS Yu, IH Song, JH Shim, SJ Myung*, HW Kang*, TE Park *
Advanced Science, 2024
3
Scalable production of uniform and mature organoids in a 3D geometrically-engineered permeable membrane
D Kim†, H Lim†, J Youn, TE Park *, DS Kim*
Nature Communications, 2024
1
크리스퍼 기반 암전이 예측 환자유래 오가노이드 다중장기칩 연구실
재단법인 한국연구재단
2024년 05월 ~ 2025년 04월
2
뇌혈관장벽 셔틀 발굴을 위한 미세유체 생체칩 기반 파지디스플레이 교차스크리닝 기술개발
재단법인 한국연구재단
2024년 03월 ~ 2025년 02월
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인간 뇌-혈관 장벽 시스템 및 약물 전달 분석 플랫폼 개발
한국보건산업진흥원
2024년 ~ 2024년 12월