연구개발

바이오 잉크, 오가노이드, 유도만능줄기세포 등을 활용해 인체 조직 재생 및 치료 가능성을 목표로 활발하게 연구를 진행하고 있습니다.

조직공학

(Tissue Engineering)

3D프린팅 된 Celluid GM

3D 바이오프린팅 분야에서 바이오잉크 개발은 핵심 요소이며, 프린팅 공정은 생물학적, 물리적 및 기계적 요건을 충족시켜야 합니다. 생물학적 측면에서 바이오잉크는 생체적합성, 생분해성, 생착력, 생체 내 활성을 가져야 합니다.

(1) 높은 용해도와 친수성, 낮은 항원성 반응과 세포독성

(2) 천연 세포외기질(ECM)과 유사한 환경을 제공하여 높은 세포 생존율 유지

(3) 살아있는 세포가 표적 조직과 유사한 배열로 부착되고 증식유지

물리적으로, 바이오잉크의 가역 반응에 따라 노즐이 막히지 않아야 하며, 동시에, 충분한 기계적 강도를 제공하여 구조체 제작이 가능해야 합니다. 3D바이오프린팅 분야에 지속적인 연구 개발을 통해 사용자의 편의성을 고려한 Celluid bioink series를 개발하였으며, 나아가 인공 장기 및 조직 재생, 질환 모델 제작 등 다양한 연구에 적용 가능한 3D바이오프린터 개발을 통해 연구의 범용성 확대를 목표로 연구 개발을 수행하고 있습니다.

  • Bioink
  • 3D Bioprinting of Scaffold
  • Healthy wound healing proceeds
  • Scaffold application supports cell growth and tissue regeneration
  • Celluid GM에서 6일간 HDF(인간 진피 섬유아세포) 이미지

    (Green: 생존 가능한 세포, Red: dead cells)

  • Celluid GM에서 6일간 HDF의 생존율(>95%)

오가노이드

(Organoids)

현재 국내 대장암 유병률은 20~49세 인구 10만 명당 12.9명으로 세계 1위이며 1)사망률은 전체 암종에서 세번째로 높습니다. 2)국내 대장암 조기 진단 확률은 62.6%로 발견 확률이 높으나2), 높은 사망률에 따라 암 조기 진단에 맞는 항암 치료 기술의 발전이 시급합니다.

이에 오랜 기간동안 연구자들은 암세포주와 동물 실험을 통해 연구를 진행하고 있으나, 인체 내 암 진행에 반영 가능한 연구에 한계점이 있습니다. 이러한 한계점을 극복하기 위해, 환자 유래 암 종양 조직에서 추출한 암 줄기세포를 이용하여 대장암 줄기세포 유래 오가노이드 분화를 통해 비임상 적용 과 동물 실험 대체에 적합한 환자 맞춤형 약물 스크리닝 기법을 구축하였습니다.

이러한 연구성과는 기존 암 치료에 소요되는 비용과 시간 절약 장점과 함께 대장암에 국한되지 않는 다양한 암종에 적용가능한 연구 수행의 가능성을 확인하였으며, 나아가 전임상 약물 스크리닝 및 환자 맞춤형 약물 반응에 대한 범용성 확대를 목표로 연구를 수행하고자 합니다.

1) GBD 2019 Colorectal Cancer Collaborators, The Lancet, 2022, 7,1-69
2) 국립암센터, Data로 보는 암 동향보고서 (2020)

1. 대장암 유래 암 줄기세포 면역형광 특성 분석

2. 대장암 유래 암 줄기세포 오가노이드 분화 면역형광 특성 분석

3. 대장암 유래 암 줄기세포 오가노이드 분화 조직학적 특성 분석

  • 개략적인 예시: 치료 예측 및 임상 적용가능성을 향상시키기 위한 암 오르가노이드의 잠재적인 적용.

hiPSCs

(유도만능줄기세포)

유도만능줄기세포(induced Pluripotent Stem Cells)는 자가 유래 체세포를 이용하여, 인체를 구성하는 거의 모든 종류의 세포로 분화 가능한 줄기세포로 각광받고 있습니다.

이러한 유도만능줄기세포는 자가 유래 세포를 이용하므로, 세포치료제 개발에 있어 가장 큰 한계점인 면역 거부 반응에 대한 문제점을 해결할 수 있으며, 인체 내 선천적 / 후천적 유전 질환에 대한 정보를 보유하고 있는 세포를 활용하여, 유전 질환에 대한 적용 가능성을 확인하였으며, 약물 평가 시스템, 질병 모델 및 세포 이식 등 다양한 연구에 활용이 가능합니다.

TPC는 협력업체인 클리셀과 함께 유도만능줄기세포를 이용하여, 생체 모사 인공조직 및 오가노이드, 인공피부 모델, 환자 맞춤형 약물 스크리닝 기법 개발 등 유도만능줄기세포를 활용한 연구 범위 확대를 위해 다양한 연구를 수행하고 있습니다.

  • AP(Alkaline phosphatase) 염색의 광학적 이미지
  • hiPSCs EB의 순수성 마커의 면역형광 이미지
  • 인체유래 체세포 추출
  • 유전자 도입(Oct4, SOX2, Klf4, c-Myc)
  • 역분화 유도
  • 유도만능줄기세포 배양
01
세포 분화 능력

인체를 구성하는 모든 종류의 세포로 분화가능

02
세포 증식 능력

거의 무한대로 증식

03
면역 거부 반응

자가유래 세포 사용으로 면역거부반응으로부터 자유로움

04
세포 활용 범위

신약개발, 세포치료제, 인공 조직, 약물스크리닝 등

05
윤리적 문제점

자가유래 성체조직을 사용 연구목적 범위내에서 문제점 없음

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