분자당뇨병학 연구실은 KAIST의과학대학원 소속으로 당뇨병의 병태생리학적 기전을 규명하여 당뇨병의 치료에 기여함을 목표로 다양한 연구를 수행하고 있다. 연구주제는 크게 2가지로 나뉘는데 첫번째는 인슐린을 분비하는 베타세포가 주산기(perinatal period) 동안 췌도를 형성하면서 성숙하는 기전과 성숙한 베타세포가 대사적 스트레스에 적응하는 기전을 규명하는 연구이고, 두번째는 세로토닌이 생체내 에너지 대사를 조절하는 기전을 규명하는 연구이다. 두 가지 연구주제는 모두 베타세포에서 세로토닌의 역할을 규명하는 연구에 출발하여 확장된 연구주제이다. 특히 2011년 카이스트에 부임한 이후에는 줄기세포, 조직공학, mechanobiology 연구를 하시는 분들의 도움을 받아서 줄기세포에서 베타세포로의 효율적인 분화와 이를 이용하여 췌도 모사체를 개발하는 연구를 하고 있다.

당뇨병은 유병률이 높은 질환임에도 불구하고 인슐린을 분비하는 췌장베타세포는 그 해부학적 특징상 조직을 얻기가 매우 어려워 사람의 베타 세포 연구는 매우 어렵다. 또한 현재 당뇨병치료는 경구약제, 인슐린 치료가 근간을 이루고 있는데 당뇨병환자의 가변적인 식이와 활동량을 포괄하지 못하는 문제점이 있다. 췌도이식이 대안이 될 수 있지만 부족한 뇌사자 췌도 수급, 면역 억제제 사용등의 문제점이 있다. 줄기세포를 이용한 당뇨병 연구는 이러한 문제점들에 대한 이상적 대안으로 환자 유래 줄기세포를 통해 베타세포 제작이 가능할 시 당뇨병 연구를 위한 플랫폼 구축이 가능함 동시에 췌도이식을 위한 충분한 췌도를 공급할 수 있다.
본 연구실에서는 인간 줄기세포를 이용해 베타세포 클러스터로 성공적으로 분화하는 기술을 확보하였으며 협업을 통해 분화 최적화, 3D 플랫폼 개발, 3D 프린터를 통한 췌도 모사체 제작, 중에 있다.

타세포라는 특이한 환경적 조건 내에서 살펴볼 때, 기존의 체외배양기술에는 한계가 많다. 한정적인 생체 자원, 그리고 분리한 췌도의 제한적인 체외 배양환경은 베타세포의 연구에 많은 어려움을 낳는다. 하이드로젤을 이용한 세포 입체배양기술의 발전은 단일세포를 보다 복잡한 형태의 조직형태로 키울 수 있는 기반기술이 될 수 있다. 이 기술을 바탕으로 보다 복잡한 세포종류를 이용하여 실제 췌도와 유사한 인공조직형태를 제작할 수 있다.

췌도 내부는 다양한 세포들이 존재하고 서로 상호작용을 하여 생리학적인 기능을 하는데 중요한 역할을 한다. 췌도와 세포외기질 사이의 상호작용 역시 췌도 생존, 인슐린 분비능, 증식 정도 조절에 중요한 역할을 하는데, 이는 췌도를 이식한 후의 소도의 생존 기간과 기능에도 중요하다. 췌도 모사체는 이러한 복잡한 세포 기질간 복합 작용을 하기 때문에 단일 세포의 이식 보다는 기능성 지지체의 이식을 시도하는 것이 그 성공률을 더 높일 수 있다. 3D 바이오 프린팅 기법은 기능성 췌도 모사체 개발을 위한 다양한 장점을 가지고 있다. 살아 있는 세포 및 생체 재료를 이용해서 췌도 조직 모사 지지체를 개발 하는 것이 가능하고 세포와 높은 강성을 갖는 열가소성 생체재료의 동시 프린팅이 가능하기 때문에 임상적용에서 필요로 하는 기능성을 갖추면서도 충분한 물리적 강성을 갖출 수 있다. 또한 실제 혈관, 신경 등의 형성을 위한 미세 채널의 설계가 가능하므로 췌도 모사체가 생체 내에서 장기적인 기능성을 갖도록 혈관 및 신경을 형성 가능하다.

o 소속: KAIST의과학대학원 분자 당뇨 연구실
o Email: hailkim@kaist.edu
o Tel: 042-350-4283
o 이력
  1992~1998   연세대학교(의학사)
  1998~2002   연세대학교 (박사)
  2002~2005   국군의학연구소(군의관)
  2005~2009   연세대학교 의과대학(전임강사/조교수)
  2006~2011   UCSF 박사후(연구원)
  2011~현재   한국과학기술원(조교수/부교수)