본 연구실 (Laboratory of Organoid-based Integrative Sciences)은 2016년부터 오가노이드를 기반으로 하는 다양한 융합연구를 수행하고 있습니다. 오가노이드는 줄기세포를 활용하여 3차원 배양된 인체장기를 모사하는 수준의 구조물을 의미하며 유사장기 또는 미니장기라고도 불립니다. 오가노이드는 인체 장기를 구조 및 기능적으로 재현할 수 있다는 점에서 조직재생을 위한 세포치료제 개발 및 임상시험 또는 전임상시험 수준의 약물효능평가 등에 사용될 수 있을 것이라고 기대하고 있습니다. 하지만, 오가노이드를 본격적으로 활용하기 위해서는 오가노이드 제작부터 질환 모델 제작까지 관련된 다양한 기술의 성숙이 필요합니다. 본 연구실은 오가노이드의 활용성을 증진시키기 위한 연구 및 개발을 진행하고 있으며 공동연구를 통해 오가노이드 기반 융합기술 개발 및 병인기전 연구도 수행하고 있습니다.

1) 오가노이드 배양법 개발
오가노이드 제작법은 성체줄기세포를 이용하는 방법과 전분화능줄기세포를 이용하는 방법으로 분류할 수 있으며 이를 활용한 상당수의 오가노이드 제작법이 확립되어 있습니다. 하지만, 현재 오가노이드 배양 기술은 장기 모사 수준이 낮거나 제작법이 확립되지 않은 장기가 많습니다. 본 연구실에서는 다양한 세포공학적 기술을 활용하여 마우스 및 인간 조직에서 유래한 신규 오가노이드 제작법을 개발하고 이를 실제 장기와 유사한 수준으로 끌어 올리는 연구를 진행하고 있습니다.

마우스 위 오가노이드 배양 동영상 : https://youtu.be/Kgih4dXSVc8
마우스 소장 오가노이드 배양 동영상 : https://youtu.be/yFUZazgM5Oc
인간 췌장암 오가노이드 배양 동영상 : https://youtu.be/YqG5G2EB6eA

2) 오가노이드 배양법 고도화
오가노이드를 치료제 또는 스크리닝 등에 활용하기 위해서는 임상 적용에 안전하고 저비용의 생산 방법이 필요합니다. 현재 오가노이드 배양기술은 매트리젤 사용, 고가의 배양액, 비효율적인 증식 패턴, 냉동시 낮은 생존률 등으로 인해 활용을 하는데 어려움을 지니고 있습니다. 이를 위해 본 연구실에서는 오가노이드 배양용 세포외기질 개발, 경제적인 배양법 개발, 대량배양을 위한 화합물 발굴 및 냉동보관법 개선 등 오가노이드 상용화에 기여하고자 하는 연구를 진행하고 있습니다.

3) 오가노이드 기반 질환 모델링 및 병인기전 연구
오가노이드는 인체와 유사한 생리적 특성을 지니고 있기 때문에 질환 모델 개발 및 병인기전 연구에 적합한 재료입니다. 환자 유래 조직 활용, 유전자 가위를 이용한 유전자 변형 및 사이토카인 처리로 병원성 인자 도입 등을 통해 오가노이드 기반 질환 모델을 구축할 수 있습니다. 본 연구실에서는 오가노이드를 활용하여 장 섬유화 모델 개발, 암 진화과정 탐구, 약물대사평가 플랫폼 개발 등 다양한 질환관련 연구를 수행하고 있습니다.
오가노이드 기반 장 섬유화 모델 동영상 : https://youtu.be/ivybLUziaHg

4) 오가노이드 기반 세포치료제 개발
오가노이드는 자가 조직을 기반으로 제작할 수 있어 자가 세포치료제 개발이 가능할 뿐만 아니라 성체줄기세포임에도 불구하고 장기간 배양 및 대량 생산이 가능합니다. 더욱이, 성체줄기세포가 풍부하게 포함되어 있어 이식시 손상된 조직을 재생할 수 있는 능력을 지니고 있지만 암 발생 위험이 낮기 때문에 세포치료제로서 최적의 조건을 지니고 있습니다. 본 연구실에서는 오가노이드를 활용하여 손상된 조직을 복구할 수 있는 세포체료제 개발 연구를 수행하고 있습니다.

1. (논문) Hahn S, Nam MO, Noh JH, Lee DH, Han HW, Kim DH, Hahm KB, Hong SP, Yoo JH, Yoo J, Organoid-based epithelial to mesenchymal transition (OEMT) model: from an intestinal fibrosis perspective, Scientific Reports, 2017
2. (논문) Nam MO, Hahn SJ, Jee JH, Hwang TS, Yoon H, Lee DH, Kwon MS, Yoo J, Effects of a small molecule R-spondin-1 substitute RS-246204 on a mouseintestinal organoid culture, Oncotarget, 2017
3. (저서) Hahn S, Yoo J,Gastrointestinal Epithelial Organoid Cultures from Post-Surgical Tissues, Methods in Molecular Biology, 2017
4. (특허) 장 섬유화 세포 모델의 제조방법, 2017
5. (특허) 오가노이드 배양을 위한 조성물 및 방법, 2017

o 소속 : 차의과학대학교 의학전문대학원 미생물학교실
o 이메일 : jongmanyoo@cha.ac.kr
o 연구실 홈페이지 : www.systembio.org
o 연구실 위치 : 판교 차바이오컴플렉스 7층 오가노이드 연구센터 내
o 이력
 2015-  Assistant Professor, CHA University
 2015   Instructor, Yonsei University
 2014   MD,PhD, CHA University
 2004   BS, Korea University
o 연구실 구성원
 박사과정 : 지주현, 남명옥
 석사과정 : 한수정, 김한경, 정상윤, 정숙인
 MD-PhD과정 : 박에녹
 연구원 : 박정진, 주희진