Laboratory for Tissue Engineering

“Engineering human tissues for novel therapeutic development”

 

• 소개

조직공학은 세포, 생체재료, 신호전달유도물질 등을 이용하여 시험관 내에서 생체조직을 만들어, 손상된 조직이나 장기의 재생과 재건을 목표로 하는 학문입니다 (그림 1). 시험관 내 생체 조직을 이용하면 1) 바이오 의약품의 안전성과 효능을 시험관 내에서 테스트 하여 미리 환자의 반응을 예측 할 수 있고 (Precision Medicine), 2) 더 나아가 그 생체 조직 자체를 치료제로 활용 (Regenerative Medicine) 할 수 있습니다. 본 연구실은 성균관대학교 약학대학 소속으로 환자 유래 역분화 줄기세포 (유도만능줄기세포, iPSC), 생체재료 기술 및 3D 바이오프린팅 기술을 활용하여 기존의 2D 시험관 모델보다 고도화된 3D 정상 조직 및 질환 모델을 만드는 연구를 수행하고 있습니다. 또한 여러 약대/의대 연구팀과의 협업을 통하여 3D 조직 모델 기반의 약물/화장품 테스팅 플랫폼 개발 및 세포/조직치료제로 적용하기 위한 기술을 개발하고 있습니다.

 

• 내용

2-1. High-throughput Tissue & Organoid Platform

현재 신약 개발 파이프라인 중 시험관 내에서 이루어지는 효능, 독성 평가는 약물 선도물질 (lead compound)을 선택하고 최적화 하는 중요한 단계로서 이후 성공적 전임상 생체 내 (in vivo) 시험 및 임상 시험을 위한 중요한 evidence를 제공합니다. 시험관 내 생체모방조직을 제약산업에서 바이오 의약품 테스팅 플랫폼으로 활용하기 위해서는 3D 생체 조직을 대량으로 생산할 수 있는

기술이 필요합니다. 최첨단 3D 바이오프린팅 기술을 활용하면 대량의 생체조직 및 오가노이드를 생산할 수 있는데, 이를 위하여 유도만능줄기세포를 프린팅 가능한 바이오잉크 제작 및 3차원 내 세포/조직 분화 유도 기술 개발, 고처리량 데이터 분석 등 연구를 수행하고자 합니다.

 

2-2. 3D 바이오프린팅

4차 산업 제조업 기술로 각광을 받고 있는 3D 프린팅의 한 분야인 3D 바이오프린팅은 살아있는 세포를 원하는 형상으로 적층하여 인공 조직 및 장기를 제작하는 기술을 말합니다. 3D 바이오프린팅 기술을 이용하면 여러 종류의 재료와 세포들을 활용하여 생체조직의 복잡한 구조를 모사할 수 있다는 장점을 가지고 있습니다. 3D 바이오프린팅 기술의 key는 바이오잉크 개발에 있습니다. 바이오잉크는 세포와 생체재료로 이루어져 있는데, 생체모방조직을 프린팅 하기 위해서는 1) 출력 가능성 (printability), 2) 생체적합성 (biocompatibility), 3) 생체분해성 (biodegradability), 4) 조직 특이적 미세환경 모사 (tissue-specific microenvironment mimicry) 등의 여러 속성을 만족시켜야 합니다. 본 연구실 에서는 다양한 정상 조직 및 질환 조직들 (심장, 뇌, 암, 피부 등)을 프린팅 하기 위한 새로운 바이오잉크를 개발하는 연구를 진행하려합니다. 이러한 바이오잉크 개발을 통하여 환자 맞춤형 조직치료제를 제조하고 시험관 내에서 이 조직치료제의 효능을 테스트 하는 연구를 수행하고자 합니다.

 

2-3. Skin Tissue Engineering

전세계적으로 동물실험을 최소화하고 대체하려는 가운데 (3R principle) 화장품 산업에서 이미 2004년에 화장품 개발에 동물실험을 금지하는 법이 확립되었고, 2013년에 동물실험을 통해 개발된 화장품의 판매를 전면 금지하는 법으로 확대되면서 동물실험대체 플랫폼 기술에 대한 수요가 급증하였습니다. 이에 다양한 인공피부조직 제품들이 개발되고 상품화 되었으나 아직 인공피부조직이 실제 피부조직의 복잡성을 모사하지 못하는 한계에 부딪혀 있습니다. 피부는 우리 몸에서 가장 큰 장기로서 여러 종류의 세포 (keratinocyte, langherans cells, merkel cells, melanocyte, fibroblast, etc)가 복잡한 구조로 이루어진 장기입니다. 본 랩에서는 발달학 연구에 기반한 조직공학 접근법을 활용하여 (1) 유도만능줄기세포 기반 여러 피부 구성 세포 분화 프로토콜 확보, (2) 피부 발달 과정 모사 바이오잉크 제작, (3) 복잡한 피부조직 구조 (zonal organization, tissue architecture) 모사 및 구현하는 연구를 하고자 합니다.

 

 

• 이소아
• 성균관대학교 약학대학 바이오의약융합전공
•  soahlee@skku.edu
• 홈페이지: http://sites.google.com/view/soahleelab

Assistant Professor, School of Pharmacy, Sungkyunkwan University, Suwon, South Korea

Postdoctoral Fellow, Stanford Cardiovascular Institute, School of Medicine, Stanford University, Stanford, CA, USA

PhD, Department of Materials Science and Engineering, Stanford University, Stanford, CA, USA

BS, Department of Materials Science and Engineering, Seoul National University, Seoul, South Korea

 

정보 : 조직공학은 세포 생물학, 조직 발달학, 재료 공학, 약학, 의학 등 학문의 경계없이 학문간 융합을 요하는 융합학문으로서 다양한 학문적 배경을 가진 조직공학 연구에 관심 있는 *열정 있는* 연구실 구성원을 모집하고 있습니다. 

여러 레벨의 연구원들 (학부생 인턴, 대학원생, 박사 후 연구원)을 모집하고 있으니, 관심 있는 분께서는 연구 책임자 (soahlee@skku.edu)에게 직접 연락 주세요!