연구책임자 소개

연구개요

저희 Biological Systems Engineering Laboratory 에서의 연구 방향은 생물학적인 디자인과 원리를 이해하고, 응용하는 것입니다. 바이오 로봇의 제작, 개인화된 약물 (Personalized Medicine)의 개발 및 테스트를 위한 멀티스케일 진단 플랫폼, 바이오물질 (바이오잉크, 하이드로겔) 개발 및 응용 연구에 초점을 두고 있습니다.

연구목표

창발성(emergent properties)은 전체 시스템이 각각의 구성 요소의 상호작용에서 발생하는 새로운 현상이나 특성을 의미합니다. 생명체나 생물학적 시스템에서 창발성은 생명체의 기능과 형질의 형성과 발현에 중요한 역할을 합니다. 또한, 구조와 기능은 생물학적 시스템에서 밀접한 관련이 있습니다. 구조와 기능은 서로 상호작용하며, 구조적 특성은 생물체나 시스템의 기능에 직접적으로 영향을 미칩니다. 저희 연구실의 연구 목표는 생물체나 시스템의 구조와 기능을 종합적으로 이해하고, 이를 기반으로 창발성이 발생하는 원인과 그 결과를 응용하는 것에 초점을 두고 있습니다. 생명체의 복잡성과 다양성을 이해하고, 생물학적 시스템을 조작하거나 새로운 시스템으로 발전시키는 방법을 모색하고 있습니다.

연구내용 및 추진체계 등

1. Multi-scale modeling of Inherited Cardiomyopathies: 유전자 편집 및 환자 유래 iPSC를 사용하여 인간 심장 질환의 체외 모델을 확립하고, 질병에 대한 새로운 통찰과 치료 전략을 개발하는 것입니다. 특히, 유전성 심장 질환을 가진 어린이나 청소년은 성인이 되기 전에 사망할 가능성이 높고 관리가 쉽지 않아, 임상 진단을 위한 모델을 확립하기가 어렵습니다. 심장 질환에 대해 iPSC와 심장의 구조적 특성을 반영한 멀티스케일 체외 질병 모델을 개발하여, 약물 개발 및 안전성 테스트를 위한 유효하고 효과적인 플랫폼으로 사용할 것입니다.



2. Biohybrid robots capable of adaptive behavior based on human stem cells: 바이오하이브리드 로봇(Biohybrid robot)은 생명시스템과 기계적인 시스템을 결합한 형태의 로봇입니다. 기존의 기계적인 로봇은 복잡한 환경에서의 작업이나, 소형화 문제(배터리 크기 제한), 손상 시 자체 수리의 한계점이 있습니다. 그러나 세포를 이용한 로봇은 단일 세포 수준까지 소형화가 가능하며, 자가수리 및 유전자 조작을 통해 환경 적응 능력 및 추가적인 기능을 탑재가 가능하므로 기존 기계로봇의 한계를 극복할 수 있습니다. 또한, 의료 분야에서는 환자 본인의 줄기세포를 이용한 바이오하이브리드 로봇을 사용하여, 조직이나 세포를 이동하거나 조작하는 것이 가능합니다. 줄기세포로 유도된 심장, 근육세포와 유전자 조작기술, 하이드로겔과 생체재료를 통합하여 적응형 바이오하이브리드 로봇 개발 연구를 진행하고 있습니다.