박종은 연구실의 핵심 연구 축 가운데 하나는 인간 발생과 조직 형성 과정을 단일세포 수준에서 정밀하게 해독하는 것이다. 연구실은 태아-모체 경계면, 태아 간, 난황낭, 태아 피부와 같은 초기 인간 발달 조직을 대상으로 세포 구성과 분화 경로를 체계적으로 분석하며, 기존의 벌크 분석으로는 포착하기 어려웠던 희귀 세포군과 일시적 전이 상태를 규명하는 데 집중하고 있다. 이러한 연구는 인간 발생의 기본 원리를 밝히는 동시에, 정상 발달과 질환 발생의 연결고리를 이해하는 데 중요한 기초 자료를 제공한다. 이를 위해 연구실은 단일세포 전사체 분석, 단백질-유전자 동시 측정, 공간 전사체 분석, 멀티오믹스 통합 분석 등 고해상도 생명정보학 및 실험 기술을 활용한다. 특히 세포 간 상호작용, 미세환경 구조, 면역세포와 비면역세포의 신호 교환을 함께 해석함으로써 단순한 세포 목록을 넘어 조직 수준의 기능적 지도를 구축한다. Nature, Science 등에 보고된 관련 연구들은 조혈, 혈관 형성, 피부 형태형성, 태반 형성 등 다양한 발달 현상에서 세포 네트워크의 동역학을 보여주며 연구실의 분석 역량을 뒷받침한다. 이 연구 방향의 학문적·응용적 가치는 매우 크다. 인간 발달 세포지도는 재생의학, 줄기세포 공학, 선천성 질환 연구, 조직 오가노이드 평가의 기준 참조 데이터로 활용될 수 있다. 더 나아가 특정 조직의 정상 발생 경로를 이해하면 질환 상태에서 어떤 분자 경로가 왜곡되는지 정량적으로 비교할 수 있어, 진단 바이오마커 발굴과 세포치료 전략 설계에도 기여할 수 있다. 연구실은 앞으로도 인간세포지도 기반의 정밀 생물학을 확장해 발달과 질환의 연속성을 설명하는 통합 연구를 수행할 가능성이 높다.

연구실은 분자생물학과 RNA 생물학의 기반 위에서 세포 상태를 결정하는 유전자 조절 네트워크를 정밀하게 해독하고, 이를 바탕으로 원하는 세포 특성을 유도하거나 제어하는 정밀 세포공학 연구를 수행한다. 특히 대규모 단일세포 병렬 섭동 스크리닝을 통해 개별 유전자 또는 조합 유전자의 기능을 체계적으로 평가하고, 세포 운명 전환과 리프로그래밍을 유도하는 핵심 조절 인자를 발굴하는 데 주력한다. 이는 세포의 자연 상태를 관찰하는 수준을 넘어, 세포를 예측 가능하게 설계하고 조작하는 방향으로 연구를 확장한다는 점에서 의미가 크다. 이 과정에서 연구실은 단일세포 시퀀싱, 복합 섭동 실험, 네트워크 분석, 전사인자 스크리닝, 세포외기질(ECM) 생산세포 엔지니어링 등 다양한 접근을 결합한다. 인간세포지도 기반으로 조직 특이적 ECM 생산세포를 식별하고, 형질 유지에 적합한 미세환경과 전사 조절 조건을 탐색하여 기능성 세포를 제작하려는 프로젝트는 이러한 연구 방향을 잘 보여준다. 단순한 후보 유전자 탐색을 넘어 세포 상태, 미세환경, 분자 네트워크를 통합적으로 설계하는 전략이 연구의 특징이다. 이러한 연구는 재생의학, 조직공학, 질환 모델링, 차세대 세포치료제 개발에 직접적으로 연결될 수 있다. 예를 들어 조직 특이적 ECM을 안정적으로 생산할 수 있다면 오가노이드 배양, 조직 복원, 바이오소재 개발의 효율을 크게 높일 수 있으며, 유전자 네트워크 기반 세포 제어 플랫폼은 난치성 질환에서 치료 표적을 찾는 데도 활용될 수 있다. 장기적으로는 세포의 분자 상태를 읽고 쓰는 정밀 제어 기술로 발전하여, 생명과학의 기초 연구와 바이오엔지니어링 응용 사이를 잇는 중요한 기반이 될 것이다.

박종은 연구실은 단일세포 및 멀티오믹스 분석을 활용하여 암 조직과 면역 미세환경의 이질성을 해독하고, 이를 바탕으로 정밀 치료 표적을 발굴하는 연구도 적극적으로 전개하고 있다. 암은 동일 조직 내에서도 세포 상태와 분자 프로그램이 크게 다르며, 이러한 이질성은 치료 저항성과 재발의 핵심 원인으로 작용한다. 연구실은 암 생태계의 세포군 조성, 상호작용 구조, 전사 상태, 면역세포 침윤 양상을 정밀 분석하여 난치암의 생태형(ecotype)을 정의하고, 보다 선택적인 치료 타깃을 제시하려 한다. 특히 연구 프로젝트에서 나타나듯이 AI 기반 멀티오믹스 해석과 논리회로형 조합 타깃 발굴, T세포 유도체 및 multi-specific T-cell engager 개발이 중요한 응용 축을 이룬다. 이는 단일 분자 하나를 겨냥하는 기존 표적치료의 한계를 넘어, 암세포와 주변 미세환경이 함께 만드는 복합 신호를 해석하여 실제 치료 효과가 높은 조합을 찾으려는 접근이다. 또한 암세포 핵막 불안정성, 압력 스트레스, DNA 구조 변이, 면역 미세환경 변화 등 기계적·분자적 이상을 함께 탐색하는 연구는 암 악성화의 새로운 기전을 이해하는 데 기여한다. 이 연구 방향은 향후 정밀의학과 면역치료의 고도화에 직접적인 영향을 미칠 수 있다. 환자별 암 생태계를 세포 단위로 이해하면 반응 가능성이 높은 면역세포 표적, 병용치료 조합, 치료 저항성 극복 전략을 보다 합리적으로 설계할 수 있다. 또한 AI와 멀티오믹스가 결합된 분석 플랫폼은 임상 현장에서 환자 맞춤형 의사결정을 지원하는 기반 기술로 발전할 가능성이 크다. 연구실은 기초 분자생물학과 계산 분석, 치료 응용을 연결하는 융합형 연구를 통해 차세대 항암 전략 수립에 기여하고 있다.