생체모방재료연구실 (Biomimetic Material Laboratory)

“Bone Biology - Vascular Biology - Biomaterials - Tissue Engineering - Regenerative Medicine”

실험실 소개

줄기세포와 생체재료는 생물학적 조직을 개선하거나 대체하기 위한 조직공학 및 재생의학분야에서 큰 가능성을 가지고 있습니다. 그러나 줄기세포를 배양하고 안정적인 혈관층을 가진 기능적인 조직을 생성하는 것은 여전히 해결해야 할 주요 과제로 남아있습니다. 따라서 본 생체모방재료공학연구실에서는 각 장기마다 혈관 네트워크가 형성되는 방법과 생체재료, 줄기세포 및 시그널에 의해 다양한 줄기세포의 활성화와 분화 활동을 조절하는 메커니즘을 이해하기 위해 생명공학 원리를 사용한 연구를 진행하고 있습니다.

연구 내용

골 조직 공학 (Bone tissue engineering)
본 실험실의 연구 관심사는 조직공학 응용을 위해 자연적으로 파생되거나 인공적으로 합성된 생체고분자를 활용하여 최적화된 세포 지원 시스템의 개발에 있습니다. 특히 나노재료합성, 3차원 미세구조 구현, 줄기세포 공학 등 다양한 공학적 도구를 활용하여 근 골격 계 조직 재생을 위한 최적의 시스템이나 플랫폼을 만드는 연구를 하고 있습니다. 가장 주된 연구 주제 중 하나는 골 무기질에 대한 단순한 관념인 세포의 수동적 프로세스를 넘어 자가 치유를 유도하기 위해 주변 시스템과 적극적으로 소통하는 ‘Living bone’ 의 개념을 확립하는 것입니다. 이 개념 확립을 위하여 세포 미세환경에 여러 다른 기능을 부여하거나, 나노 유기/무기 물질 및 세포지지체의 형태학적 변화를 활용/통합하여 세포 분화를 위한 3차원 미세 환경을 세심하게 조정하는 방법을 연구하고 있습니다.

 

다양한 조직 및 기관의 혈관 공학 (Vascular engineering in various tissue and organs)
각 생체 조직에는 조직특성에 맞게 혈관이 발달되어 있습니다. 같은 혈관이라고 할지라도 조직과 장기에 따라 다른 단백질 및 세포외기질로 구성이 되어 있고, 조직에 발달에도 크게 관여를 하고 있습니다. 본 연구실에서는 각 장기에 맞춤형 혈관세포 및 혈관조직을 공급하여 조직의 분화나, 세포의 성장에 시너지적 효과를 내기위한 연구를 하고 있습니다. 이 연구를 통하여 단순하게 혈관 네트워크를 만들어 영양분 및 산소를 공급하는 일 이외에도, 세포의 성장과 분화환경을 조성하는 일이 조직공학 및 재생의학 분야에 가장 주요한 일이 되어야 한다고 생각을 하고 있습니다. 이 주제와 관련하여, 현재 범부처재생의료이술개발 사업을 진행하고 있습니다.
 

세포 공학(Cell engineering)
조직 재생의 사용되는 세포를 유전자 편집을 통하여, 중간엽줄기세포 및 내피세포의 특정 유전자를 과 발현시켜 조혈모세포와의 상호 소통 활성화를 극대화하여 근골격계의 생태계를 보다 효과적으로 모사하는 연구를 진행중에 있습니다. 결국 이러한 공학적 변형을 통하여 효율적으로 줄기세포의 진행과정을 유도하고, 주변시스템과 소통하는 신속한 골조직 형성을 촉진시키는 결과를 보여주었습니다. 이 연구로 말미암아 근골격계의 다중 세포의 관계 및 역할의 메커니즘을 정확히 구현할 수 있을 것이라 자신합니다. 또한 단순 한 조직의 재생 공학의 연구분야에 한정되지 않고 다중세포의 복합적인 교류를 이용한 ‘developmental engineering’ 분야로의 패러다임이 옮겨가고 있는 지금 트렌드 와도 일맥상통한다고 생각합니다.
 

 

 

김 환

 

 

한국교통대학교 응용화학에너지공학부 나노화학소재공학과

hdkim@ut.ac.kr

https://sites.google.com/view/drewkimlab

Assistant Professor, Department of Polymer Science and Engineering, Chungju, South Korea

Postdoctoral Fellow, Harvard Medical School, Boston Children’s Hospital, Boston, MA, USA

PhD, School of Chemical and Biological Engineering, Seoul National University, Seoul, South Korea

BS, Department of Chemistry and Biochemistry, The Ohio State University, Columbus, OH, USA
 

본 실험실에서는 조직 공학 및 재생 의학 분야의 여러 프로젝트에 참여할 의욕적이고 조직적인 대학원생(석사 및 박사 프로그램)을 찾고 있습니다. 후보자는 세포배양, 면역조직화학, 유세포측정, 재조합 DNA기술, 물질합성, qPCR, 동물연구 등 다양한 기술을 활용한 기술지원을 배우게 될것입니다. 면밀한 지도 아래 연구 계획, 자료 분석, 과학적 커뮤니케이션뿐만 아니라 세포와 분자 생물학 기술, 동물(쥐) 연구에 대해 배울 수 있는 기회를 갖게 될 것이니 관심있는 분께서는 연구 책임자 (hdkim@ut.ac.kr) 로 연락주세요.