저희 연구실은 오가노이드 제작 및 성숙화를 통한 질환모델링과 치료기술 개발 연구를 수행하고 있습니다. 즉, 마우스의 소장 또는 침샘 오가노이드를 활용하여 해당 조직의 증식 및 재생 기전을 연구하는 동시에 염증성장질환, 노인성/폐경성 구강건조증 등의 아직까지 제대로 플랫폼이 확립되지 않은 질환의 모델링을 성숙화시키기 위한 연구를 병행하고 있으며 궁극적으로는 이러한 오가노이드 기반 플랫폼을 활용하여 보다 나은 치료법을 개발하는 것을 목표로 하고 있습니다. 더욱 최근에는 오가노이드 간의 연계를 통해 특정질환과 관련질환과의 상관관계를 검증하고 모델링함으로써 기전 및 타겟을 규명하기 위한 연구를 진행하고 있습니다.

1) 소장 오가노이드의 증식·분화 및 제어인자 규명 연구
장상피는 평생 동안 매우 활발하게 재생되는 대표적인 조직으로 장줄기세포가 증식과 분화를 통해 만들어 내는 enterocyte, paneth cell, goblet cell, enteroendocrine cell 등의 다양한 세포로 구성되어 있음. 이러한 장줄기세포의 증식 및 분화능을 이용하여 실제 소장상피조직과 유사한 구성과 형태를 가진 오가노이드를 제작할 수 있음. 소장 오가노이드를 활용하여 항상성 유지부터 손상 후 재생에 이르기까지 다양한 연구가 가능하며 본 연구실은 마우스 소장 오가노이드를 확립하여 오가노이드의 생성을 촉진 또는 억제하는 인자를 스크리닝하는 과정에서 장 상피재생의 핵심 조율인자로 예상되는 인자를 발굴하였으며 각각의 상피구성 세포별로 해당 인자에 의한 제어기전을 규명하는 연구를 수행 중임. 또한, 전남대학교와의 공동연구를 통해 핵심유전자 결핍 마우스 유래 오가노이드 생성 및 복합 사이토카인 처치 또는 면역세포 공배양 등을 통해 아직까지 제대로 보고된 적이 없는 염증성장질환 모델링을 시도하고 있음.


그림. 소장 오가노이드 확립 및 핵심 조율인자 기전연구

2) 침샘 오가노이드 기반 구강건조증 모델링 및 치료기술 개발 연구
구강건조증은 음성 장애, 구내염, 치주염, 충치, 소화 장애, 미각 장애, 구취, 삼킴 장애 등 많은 증상을 유발할 수 있으며 이로 인해 특히, 노년층의 삶의 질이 매우 감소함. 아직 효과적인 치료법이 없으며 기존연구는 방사선 치료 후에 발생하는 구강건조증에 집중되어 있으며 노화 또는 폐경에 의한 타액선의 기능상실 기전은 상이할 것으로 생각되며 관련 연구는 거의 없음. 본 연구팀은 부산대학교병원 이비인후과와의 공동연구를 통해 침샘 오가노이드 기반의 노화 및 폐경으로 인한 구강건조증을 모델링하는 동시에 이를 개선할 수 있는 후보물질을 발굴하기 위한 연구를 수행중임. 후보물질 중 하나는 특정 miRNA를 과발현시킨 엑소좀 기반의 치료제로서 엑소좀 생산에 최적화된 줄기세포원을 선정함.


그림. 소장 오가노이드 확립 및 핵심 조율인자 기전연구

3) 줄기세포치료제 기능 고도화 연구
지금까지의 줄기세포 치료제는 안전성 검증을 중심으로 개발되어 왔으며 명확한 기전의 부재와 비용대비 부족한 효력이 문제점으로 지적되어 왔음. 다양한 기능 고도화 전략이 있으며 1) 유전자 도입 및 제어, 2) 세포표면 조작 또는 세포 클러스터 제작, 3) 세포 전처치 활성화, 4) 비세포성 치료제 개발 등이 대표적인 전략이라고 할 수 있음. 본 연구팀은 가톨릭대학교 서울성모병원 피부과와의 공동연구를 통해 유전자 도입 기능고도화 줄기세포를 개발하기 위한 연구를 수행중이며 영남대학교 약학대학과 세포 클러스터 제작을 통한 치료기능 고도화 연구를 수행중임. 또한 자체적으로 줄기세포의 염증조절복합체 활성화를 통한 세포기능고도화 또는 엑소좀 치료제 개발 연구를 수행중임.


그림. 줄기세포 치료제 기능 고도화 전략

o 소속 : ◯ 부산대학교 치의학전문대학원 치의생명과학과
o 이메일 : ◯ hskimcell@pusan.ac.kr
o 연구실 홈페이지 : www.systembio.org
o 이력
 2018- 현재 조교수, 부산대학교 치의학전문대학원
 2016-2018 기금조교수, 부산대학교병원 (의학전문대학원)
 2014-2016 선임연구원, 강스템바이오텍
 2010-2014 박사, 서울대학교
 2008-2010 석사, 서울대학교
 2002-2008 학사, 서울대학교
o 연구실 구성원
 박사후과정: 서유진
 석사과정 : 안지수, 오수정, 여다인
 연구원 : 양지원

Shin SC, Seo Y, Park HY, Jung DW, Shin TH, Son H, Kim YK, Lee JC, Sung ES, Jang JY, KimHS*, Lee BJ*. Regenerative potential of tonsil mesenchymal stem cells on surgical cutaneous defect. Cell Death Dis. 9(2):183, 2018 Feb 7

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Shin TH*, Kim HS*, Kang TW, Lee BC, Lee HY, Kim YJ, Shin JH, Seo Y, Won Choi S, Lee S, Shin K, Seo KW, Kang KS. Human umbilical cord blood-stem cells direct macrophage polarization and block inflammasome activation to alleviate rheumatoid arthritis. Cell Death Dis. 7(12):e2524, 2016 Dec 22

Seo Y*, Kim HS*, Kang I*, Choi SW, Shin TH, Shin JH, Lee BC, Lee JY, Kim JJ, Kook MG, Kang KS. Cathepsin S contributes to microglia-mediated olfactory dysfunction through the regulation of Cx3cl1-Cx3cr1 axis in a Niemann-Pick disease type C1 model.Glia. 64(12): 2291-2305, 2016 Dec

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Kang TW*, KimHS*, Lee BC*, Shin TH, Choi SW, Kim YJ, Lee HY, Jung YK, Seo KW, Kang KS. Mica Nanoparticle, STB-HO Eliminates the Human Breast Carcinoma Cells by Regulating the Interaction of Tumor with its Immune Microenvironment. Sci Rep. 5:17515, 2015 Dec

Kim HS*, Yun JW*, Shin TH*, Lee SH, Lee BC, Yu KR, Seo Y, Lee S, Kang TW, Choi SW, Seo KW, Kang KS. Human umbilical cord blood mesenchymal stem cell-derived PGE2 and TGF-β1 alleviate atopic dermatitis by reducing mast cell degranulation. Stem Cells. 33(4): 1254-66, 2015 April

Lee S*, KimHS*, Roh KH*, Lee BC, Shin TH, Yoo JM, Kim YL, Yu KR, Kang KS, Seo KW. DNA methyltransferase inhibition accelerates the immunomodulation and migration of human mesenchymal stem cells. Sci Rep. 5:8020, 2015 Jan

Seo Y*, Kim HS*, Shin Y, Kang I, Choi SW, Yu KR, Seo KW, Kang KS. Excessive microglial activation aggravates olfactory dysfunction by impeding the survival of newborn neurons in the olfactory bulb of Niemann-Pick disease type C1 mice. Biochim Biophys Acta. 1842(11):2193-203, 2014 Nov

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