국내연구자 또는 연구팀 소개

연구책임자 소개

이름: 신우정
Email: woojungshin@kaist.ac.kr
소속: 한국과학기술원 바이오및뇌공학과 조교수
실험실: Host-Microbiome Engineering (HoME) Laboratory, https://sites.google.com/view/woojungshin

연구개요

마이크로바이옴은 우리 몸의 건강과 질병에 밀접하게 연관되어 장기 특이적으로, 혹은 systemic하게 중요한 역할을 하는 것으로 밝혀지고 있습니다. 그러나, 대부분의 경우 질병과의 인과관계나 마이크로바이옴의 기능 등이 불분명하고, 이는 마이크로바이옴 기반의 진단이나 치료법 발굴의 큰 한계가 되고 있습니다. 저희 마이크로바이옴공학 연구실(HoME Lab)은 공학적인 접근 방법을 이용해 기존의 방법으로는 해결이 어려운 생물학적, 의약학적 문제들을 탐구하고자 합니다.

연구목표

저희 연구실의 궁극적인 목표는 사람-마이크로바이옴 간의 상호작용을 이해하고 활용해 중개가능한 마이크로바이옴 기반의 진단, 치료 전략을 수립하는 것입니다.
이를 위해 1) 사람-마이크로바이옴 간 상호작용을 다양한 장기와 질병에서 이해하고자 합니다. 생체모사칩(Organ-on-a-chip)은 다른 기존의 방법에 비해 사람-마이크로바이옴 간의 상호작용을 보다 직접적이고 자세하게 탐구할 수 있는 in vitro 플랫폼입니다. 생체 미세환경을 조직공학, 미세유체, 줄기세포 및 오가노이드 배양 등의 배경지식을 가지고 in vivo와 유사하게 구현함으로써 미생물을 공배양하기 적합한 조건을 만들어 줍니다. 또한, 미생물의 기능을 사람세포와의 상호작용 하에서 직접 확인할 수 있으므로 다양한 질병 환경에서 마이크로바이옴이 가지는 인과관계를 탐구할 수 있는 최적의 플랫폼입니다. 저희는 장, 피부, 생식기관 등의 장기 모델을 구축하고 마이크로바이옴이 여러 질병에 미치는 영향을 이해하고자 합니다. 또한, 이해하고 있는 분자생물학적 매커니즘을 기반으로 2) 특정 질병에 특이적으로 작용할 수 있는 마이크로바이옴 기반의 진단, 치료제를 개발하고자 합니다. 기존의 마이크로바이옴 치료제(예를 들어 분변이식술이나 프로바이오틱스)는 그 효과가 개인간의 편차가 크거나 기전이 불분명한 경우가 많아, 아직 높은 기대감에도 불구하고 효과를 충분히 보여주지 못하고 있습니다. 저희는 특정 미생물의 기능을 합성생물학 기술을 도입해 프로그래밍하여 질병 특이적으로 치료효과를 보이는 균주들을 개발하고자 합니다. 기존의 약물로 해결하기 어려운 질병이나 부작용이 심한 치료법, 특이성이 낮은 치료법 등에 초점을 맞추어 새로운 방법을 제안하려고 합니다.

연구내용 및 추진체계 등

기대효과

기존에 알기 어려웠던 마이크로바이옴의 기능과 질병과의 상호작용에 대해 보다 잘 이해함으로써 새로운 진단, 치료 전략을 수립할 수 있을 것으로 기대합니다. 또한, 기능을 조절할 수 있는 engineered live biotherapeutics의 개발으로 기존 마이크로바이옴 치료법의 한계를 극복하고, 부작용이 적고 질병 특이적인 효과를 낼 수 있는 방법을 제안할 수 있을 것으로 기대합니다.

연구팀 소개

저희 HoME Lab은 2023년 3월에 문을 열고 재미있고 중요한 연구들을 탐구하기 위한 단장을 열심히 하고 있습니다. 현재 2023년 가을학기 기준으로 2명의 대학원생과 마이크로바이옴 관련 프로젝트들을 구상하고 수행하고 있습니다. 저희 연구실에서 함께 신나는 연구 여정을 떠나고 싶은 학생, 연구원들은 언제든 연락 주시기 바랍니다. 또한, 저희는 다양한 공동 연구를 통해 보다 중요하고 새로운 임팩트를 만들 수 있다고 생각합니다. 공동 연구에 관심이 있는 연구자 분들도 연락 주시면 감사하겠습니다.