연구실소개
Micro tissue engineering & Nanomedicine Lab
박태은 교수 (울산과학기술원 생명과학과)
인체는 자연계에서 가장 정교한 생물학적 시스템이다. 인체의 복잡한 생리적 환경을 이해하기 위해서는 인체 조직 내 다양한 세포들의 상호작용 및 다른 장기들 간의 유기적인 작동 매커니즘을 구현해야 한다. 그러나 2D 세포배양 기술은 이러한 요구를 충족하지 못하였으며 기존의 동물실험은 인간과 실험동물간 차이로 한계가 있어왔다. ‘Organ-on-a-chip’ 은 마이크로칩 내부에 인체의 미세환경을 담아낸 플랫폼으로써 기존 동물실험과 세포배양의 한계를 극복할 수 있는 유망한 대체기술이다.
본 연구그룹은 미세조직공학 기술에 기반하여 세포 혹은 organoid를 이용한 ‘organ-on-a-chip’을 개발함으로써, 다양한 생리학적 상태에 있는 인간의 장기를 모사한다. 또한 줄기세포를 이용해 개인 맞춤형 organ-on-a-chip을 제작하여 장기 수준에서 정밀의학 연구를 가능하게 한다. 구축된 인공 생체 칩 안에서 약물을 스크리닝하고 약물 표적 전달기술을 개발하며, 약물의 실시간 작용기전을 연구함으로써 궁극적으로는 인간에게 안전하고 더욱 효율적인 신약개발에 기여하는 것이 목표이다. 인체 내 물리적, 화학적, 생물학적인 미세환경 및 기능을 구현하기 위한 생체 소재 개발, 줄기세포 엔지니어링, 최적화 미세유동 컨트롤 등의 기술개발 뿐만 아니라 임상에 적용하기 위한 응용기술의 개발에도 힘쓰고 있다.
2017년 9월에 랩을 오픈한 이래, 아래 세 가지의 연구 테마를 중심으로 장기모사 플랫폼 연구가 진행되고 있다.
1. iPSC 기반 인체 뇌혈관(blood-brain barrier) 모방기술 개발 및 이를 이용한 약물 전달기술 개발(NRF 기본연구과제)
2. 비만&대사스트레스 미세환경 모방기술 개발 및 분자적 매커니즘 연구(NRF 선도연구센터지원사업)
3. 오가노이드 기술 기반 암과 주변조직과의 상호작용 모방 및 정밀의료용 플랫폼 개발(NRF 해외우수연구기관 유치사업)
창의적인 융합연구 수행을 위해 가톨릭대학교 서울성모병원, 서울아산병원, 울산대학교병원, 한림대학교병원 등 국내 최고수준의 대학병원 연구자들과 협업하고 있으며, Basel University, Wake Forest Institute for Regenerative Medicine, Harvard medical school, Sun Yat-Sen University 등 해외연구기관들과 활발한 공동연구를 수행하고 있다.
그림 1.
구성원
Postdoctoral fellow : Dr. Zuly Jimenez
Graduate students : 윤희정(PhD) 최정원, 이기욱, 정혜진(MS/PhD)
Lab interns : 이광헌(yr3), 서민욱
대표논문
- Park TE, Mustafaoglu N, Herland A, Hasselkus R, Mannix R, FitzGerald EA, Prantil-Baun R, Watters A, Henry O, Benz M, Sanchez H, McCrea HJ, Goumnerova LC, Song HW, Palecek SP, Shusta E, and Ingber DE, “Hypoxia-enhanced Blood-Brain Barrier Chip recapitulates human barrier function and shuttling of drugs and antibodies” Nature Communications 2019, 13, 10(1):2621
- Maoz B, Herland A, FitzGerald EA, Grevesse T, Vidoudez C, Pacheco AR, Sheehy SP, Park TE, Dauth S, Mannix R, Budnik N, Shores K, Cho A, Nawroth JC, Segrè D, Budnik B, Ingber DE, Parker KK. “A linked organ-on-chip model of the human neurovascular unit reveals the metabolic coupling of endothelial and neuronal cells” Nature Biotechnology 2018, 36:865-875
- Ahn J, Cho CS, Cho SW, Kang JH, Kim SY, Min DH, Song JM, Park TE*, Jeon NL*, “Investigation on vascular cytotoxicity and extravascular transport of cationic polymer nanoparticles using perfusable 3D microvessel model” Acta Biomaterialia 2018, 76:154-163.
- Park TE, Singh B, Li H, Lee JY, Kang SK, Choi YJ, Cho CS, “Enhanced BBB permeability of osmotically active poly(mannitol-co-PEI) modified with rabies virus glycoprotein via selective stimulation of caveolar endocytosis for RNAi therapeutics in Alzheimer’s disease”, Biomaterials 2015, 38(3):61-71
- Park TE, Kang B, Kim YK, Zhang Q, Lee WS, Islam MA, Kang SK, Cho MH, Choi YJ, Cho CS, “Selective stimulation of caveolae-mediated endocytosis by an osmotic polymannitol-based gene transporter” Biomaterials 2012, 33(29):7272-7281