고려대학교 바이오의공학부

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  • Where Engineering Meets Medical Science!바이오의공학부 School of Biomedical Engineering

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학부 소식

2020.10.19 정아람 교수팀,줄기·면역세포 유전자 편집·조작을 위한 미세유체 칩 개발
줄기·면역세포 유전자 편집·조작을 위한 미세유체 칩 개발 전기/바이러스 이용없이 다양한 유전자 조작물질 세포내 전달 가능 세포치료 연구분야 실질적 기여 기대 정아람 교수팀 논문, 세계적 학술지 ACS Nano 온라인 게재 ▲ 바이오의공학부 정아람 교수(왼쪽)와 허정수 연구원(오른쪽, 제1저자) 보건과학대학 바이오의공학부 정아람 교수 연구팀이 줄기세포나 면역세포의 유전자 편집 및 조작을 위한 미세유체 칩(Microfluidic chip)을 개발했다. 해당 연구 논문은 세계적인 학술지 ‘ACS Nano(IF:14.5)’에 현지시간 10월 9일자 온라인 게재됐다. 줄기세포 또는 면역세포와 같은 일차 세포(primary cell)는 일반 세포주(cell line)와 달리 수명이 제한적이며 인위적인 유전자 조작이 매우 어렵다. 그럼에도 불구하고 일차 세포의 유전자 편집은 세포 치료제 개발에 있어 필수적이기 때문에 이를 효과적으로 형질전환 시킬 수 있는 기술의 개발이 요구됐다. 특히, 암 면역치료(cancer immunotherapy)는 최근 혈액암과 같은 난치암 완치에 성공했는데, 이를 상용화하고 다른 고형암 치료의 적용을 위해 대량의 면역세포의 유전자 편집 기술의 개발이 시급한 현실이다. 정아람 교수팀이 개발한 미세유체 세포내 물질전달 플랫폼은 기존의 기술들과는 다르게 전기 또는 바이러스를 이용하지 않고 미세유체 채널 내에서 형성되는 유체의 유동만을 이용하여 다양한 유전자 조작 물질들을 세포 내로 전달한다. 해당 기술은 전달물질의 크기와 세포의 종류에 상관없이 고효율로 전달이 가능한 높은 범용성을 증명했으며 특히, 일차세포인 줄기세포(사람 탯줄유래 줄기세포, 지방유래 줄기세표)와 면역세포(쥐 골수유래 수지상세포)에 대하여 기존 상용화된 전기천공 기술과 고분자 캐리어 이용 기술보다 높은 형질전환 수율을 얻어내는데 성공했다. 더불어 1분에 약 백만개 이상의 세포를 대량으로 형질전환시킬 수 있다는 점에서 세포치료 연구 분야에 실질적인 기여를 할 수 있을 것이라 기대된다. ▲ 그림1. (A) 미세유체 채널기반 세포내 물질전달 플랫폼의 모식도 및 세포막 투과화 과정(i–iii). (B) 형광물질이 전달된 K562 세포의 이미지. 또한, 현재 세포 기능 편집을 위한 다양한 나노 입자의 연구가 활발히 이루어지고 있는 가운데, 연구팀은 해당 기술을 이용하여 직경 300 nm에 달하는 나노 입자를 세포질 내로 전달할 수 있음을 증명함으로써 다양한 나노 입자 기반 세포 공학 연구의 초석이 될 수 있을 것으로 기대하고 있다. ▲그림2. (A) 미세유체 기반 세포내 물질전달 플랫폼을 이용한 일차세포 유전자 편집 효율 및 기존 기술들과의 비교. (B) 대조군과 300 nm 나노 입자가 전달된 K562 세포의 형광 이미지 논문의 제1저자인 허정수 연구원은 “세포내 물질전달은 다양한 생명공학 연구에 있어서 필수적인 기술이다”라며 “이번 연구는 세계 최초로 미세채널 내의 유동만을 이용하여 줄기세포의 DNA 형질전환에 성공하였으며 기존의 상용 기술들보다 높은 일차세포의 유전자 편집 효율을 얻었다는 점에서 주목할 만한 성과”라고 연구 의의를 밝혔다. 이번 연구는 삼성 미래기술육성사업, 고려대학교, 한국연구재단의 지원 아래 수행됐다. * 논문제목: Microfluidic Cell Stretching for Highly Effective Gene Delivery into Hard-to-Transfect Primary Cells * 저자정보: 허정수(고려대, 제1저자), 박인애(POSTEC), 임경민(건국대), 도준상(서울대), 조쌍구(건국대), 정아람(고려대, 교신저자) (https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.0c05169) 커뮤니케이션팀 서민경(smk920@korea.ac.kr) 출처 : http://www.korea.ac.kr/user/boardList.do?boardId=474633&siteId=university&page=1&id=university_060108000000&boardSeq=489036&command=albumView
2020.10.15 최연호교수, (주)엑소퍼트(대표 최연호 교수), 고려대 산학협력단과 6억 규모 기술계약 체결
고려대학교 산학협력단, ㈜엑소퍼트와 6억 규모 기술계약 체결 출처 : 산학뉴스(http://www.sanhak.co.kr) / http://www.sanhak.co.kr/news/articleView.html?idxno=10566&fbclid=IwAR2V97fUXlOuwiXDVpFVuYTG7_v4H6c35sqnhtTjXIca-jwL4SBm1HfVk9A 고려대학교 산학협력단과 ㈜엑소퍼트는 7일 교내 산학관에서 6억 규모의 기술 계약을 체결한뒤 기념촬영을 하고 있다. (사진=이민호 기자) 고려대학교 산학협력단(단장 허준)은 ㈜엑소퍼트(대표 최연호)로부터 기술료 6억원 규모의 기술계약을 성사시켰다. 양 기관은 지난 7일 기술이전 협약식을 열고 기술계약 체결을 완료했으며, 향후 상호 WIn-Win 하는데 총력을 다할 것을 약속했다. ㈜엑소퍼트는 고려대 바이오의공학부 최연호 교수가 의료기술지주회사를 통해 교원 창업한 기업으로, 생체 정보를 가진 엑소좀을 활용해 진단·치료제를 연구·생산하고 있다. 공학, 의학, 생물학 분야 전문가 집단으로 구성된 ㈜엑소퍼트는 혈액 내 엑소좀을 손상없이 분리하는 기술을 개발하여 분리된 엑소좀의 신호를 딥러닝을 통해 분석해 진단에 활용할 수 있도록 기술을 개발하고 있다. 계약 기술은 ‘엑소좀을 활용한 암 진단 정보 제공’과 관련 기술로, 내년 분자 진단시장이 11조원에 달할 것으로 전망되는 가운데, 환자의 암진단을 간편하고 반복 가능하게 할 것으로 기대하고 있다. ㈜엑소퍼트는 모든 엑소좀 연구의 기본이 되는 혈액내 엑소좀을 분리할 수 있는 우수한 분리 기술을 제시하여 올해 ‘엑소좀 분리 키트’를 해외로 출시할 계획이다. 이번 기술계약 이전을 통해 ‘엑소좀 진단 기술’을 개발 내년 제품 인허가를 완료하고 2022년에는 국내 암진단 시장에 진입할 것으로 예상하고 있다. ㈜엑소퍼트 최연호 대표는 “이번 계약된 기술은 엑소좀 기반 조기 암진단 기술로 BT분야 핵심 우수자산으로 분류해 2018년도부 집중 지원한 기술”이라며 “고려대 산학협력단과 연구실의 지속적 교류를 통해 제품 인허가 및 암진단 시장진입에 성공하여, 나아가 의료 산업 발전을 견인 할 수 있도록 노력하겠다”고 말했다. 출처 : 산학뉴스(http://www.sanhak.co.kr)
2020.09.07 체액 한 방울로 알츠하이머병 진단 가능해진다, 윤대성 교수팀 논문 발표
체액 한 방울로 알츠하이머병 진단 가능해진다 주요 원인물질을 펨토그램 수준까지 한번에 검출하는 나노바이오센서 개발 윤대성 교수팀, 바이오센서분야 최고 권위지 Biosensors & Bioelectronics 논문 게재 ▲ 왼쪽부터 보건과학대학 박동성 석박사통합과정생, 윤대성 교수, 경희대 의대 황교선 교수 보건과학대학 바이오의공학과 윤대성 교수 연구팀과 경희대 의과대학 황교선 교수로 이뤄진 공동연구팀은 그래핀 전계효과 트랜지스터를 이용하여 혈액과 뇌척수액 내 존재하는 알츠하이머병의 주요 원인 물질(아밀로이드베타, 타우)을 펨토그램(femtogram, 10-15g) 수준까지 한 번에 검출해낼 수 있는 고감도 나노바이오센서를 개발했다. 이번 연구에는 박동성 석박통합과정(제1저자, 고려대 바이오의공학과), 윤대성 교수 (공동교신저자, 고려대 바이오의공학과), 황교선 교수(공동교신저자, 경희대 의과대학)가 주저자로 참여했고, 연구 결과는 올해 8월 15일 Elsevier社에서 발행하는 전기화학(Electrochemistry)및 분석화학(Analytical chemistry)분야 최고 권위지인 『Biosensors & Bioelectronics』(IF=10.257, JCR 분야 상위 0.581%)에 온라인 공개됐다. * 논문명 : Multiplexed femtomolar detection of Alzheimer's disease biomarkers in biofluids using a reduced graphene oxide field-effect transistor 알츠하이머병은 치매의 약 70%를 차지하는 가장 흔한 퇴행성 뇌질환으로, 신경퇴화 및 유전적 요인들에 의해 비정상적으로 응집된 베타아밀로이드*와 과인산화*된 타우단백질*이 원인 물질로 알려져 있다. 현재의 알츠하이머병의 진단 방법으로는 신경심리학적 문답법 혹은 고가의 양전자 단층촬영(PET)/자기공명영상진단(MRI) 영상이 사용되고 있는데, 이들은 주관적일 수 있으며 고비용이라는 단점이 있다. 최근 미국 국립 노화 연구소 및 알츠하이머 협회 (NIA-AA)에서 정한 알츠하이머병 진단 가이드라인에 체액의 베타아밀로이드와 타우 단백질 검출 여부가 중요한 정보로 포함됨에 따라, 체액 내에 수 피코그램(picogram, 10-12g)으로 존재하는 바이오마커를 정확하게 분석해낼 수 있는 센서에 대한 필요성이 크게 증가했다. 특히, 꿈의 소재로 알려진 그래핀을 이용한 전계효과 트랜지스터는 고감도의 우수한 전기적 특성과 다양한 항체의 부착이 가능한 표면을 기반으로 활발히 연구되고 있다. * 베타아밀로이드 : 베타아밀로이드 (Aβ 또는 A베타)는 알츠하이머 환자의 뇌에서 발견되는 아밀로이드 플라크의 주성분으로서 알츠하이머 병에 결정적으로 관여하는 36-43개의 아미노산 펩타이드를 의미한다. 베타아밀로이드는 체내에서 단량체, 올리고머, 섬유 형태 등 다양한 형태로 존재할 수 있으며, 잘못 접힌 올리고머 형태가 세포독성을 나타내며 알츠하이머 치매를 유발하는 것으로 알려져 있다. * 타우 단백질 : 세포내의 미세소관 결합단백질로서 건강한 경우에는 뉴런의 활동을 지지하지만 변형된 경우는 알츠하이머 질환과 같은 뇌병변에 기여한다. 알츠하이머환자의 경우는 뉴런에 타우가 과인산화되어 있는 경우가 많다. * 과인산화 : 타우단백질의 아미노산 서열 중 세린 이나 트레오닌 부분이 타우단백질인산화효소에 의해서 인산기가 첨가되는 생화학반응을 의미한다. 연구팀은 알츠하이머병의 주요 원인 물질인 베타아밀로이드와 타우 단백질이 체액의 생리학적 환경(산도 pH 7.4)에 따라 서로 다른 표면 전하 특성을 가진다는 점에 착안하여 두 생체물질이 구별되는 검출 신호를 내는 그래핀 기반 전계효과트랜지스터* 다중 검출 플랫폼을 개발했다. 세상에 존재하는 대부분의 단백질 혹은 펩타이드 구성물은 환경에 따라 양(+) 혹은 음(-)의 표면전하를 갖게 되는데, 그 기준이 되는 것이 등전점*(pI; isoelectric point)이다. 예를 들어, 아밀로이드베타는 5.1의 등전점을 가지므로 pH 7.4를 갖는 환경에서 음(-)의 성질을 띄게 되고, 타우 단백질은 8.24의 등전점을 가지므로 동일 환경에서 양(+)의 성질을 띄게 된다. 그래핀 전계효과트랜지스터는 표면에 부착된 생체물질의 표면전하가 양(+) 혹은 음(-)의 성질을 갖게 되면 이에 따라 그래핀의 전기적 성질이 변화하는 방향 (양 혹은 음)이 결정되게 된다. 이를 이용하여 연구팀은 뇌척수액과 혈액 내에서 수 펨토그램 수준의 검출 한계를 가지며 베타아밀로이드와 타우 단백질을 동시에 검출 해내는데 성공했다. * 등전점 : 특정 분자가 전기적인 전하를 띠지 않고 중성 상태인 pH. 단백질의 경우 등전점보다 낮은 pH에서는 양전하를, 등전점보다 높은 pH에서는 음전하를 띰. * 그래핀 전계효과 트랜지스터 : 일반적인 반도체 소자인 전계효과 트랜지스터의 게이트 부분에 대표적인 나노물질인 판상형 탄소막 형태의 그래핀을 도포하여 제작된 소자를 의미한다. 그래핀 표면에 바이오마커를 붙잡을 수 있는 항체를 고정화하여 바이오센서로 이용할 수 있다. 윤대성 고려대 교수는 “이번 연구 결과를 기반으로 경희대학교병원 신경과 이진산 교수와 임상시험를 통하여 실제 환자/정상인의 임상 혈액 및 타액 샘플 내에서의 베타아밀로이드와 타우 단백질의 농도를 분석하여 알츠하이머병의 위험도를 진단하는 연구를 진행 중”이라고 밝히며 “이번에 개발한 그래핀 기반 나노바이오센서는 플랫폼 기술로 다양한 질병 진단에 확장할 수 있는 장점을 갖고 있다. 즉, 알츠하이머병의 관련 인자 검출에 국한되지 않고, 다양한 질병의 원인 물질 (단백질, 핵산)의 표면 전하 분석을 통한 정확한 질병 진단에 확장하여 관련 임상연구에 크게 기여할 수 있을 것”이라고 기대했다. ◈ 그 림 설 명 ◈ ▲ 그림 1. 그래핀 바이오센서의 작동 모식도 ▲ 그림 2. 완충용액, 뇌척수액, 혈장 내에서의 베타아밀로이드와 타우 단백질의 검출 결과 커뮤니케이션팀 서민경(smk920@korea.ac.kr)
2020.09.03 고려대학교 보건과학대학 정밀보건과학 교육연구단(단장: 천홍구 교수)이 4단계 두뇌한국21(BK21) 사업의 혁신인재양성 사업단 예비 선정
고려대학교 보건과학대학 정밀보건과학 교육연구단(단장: 천홍구 교수)이 4단계 두뇌한국21(BK21) 사업의 혁신인재양성 사업단으로 예비 선정 되었다. [관련 내용 | 출처 = 뉴스핌 ] 교육부(부총리 겸 교육부장관 유은혜)와 한국연구재단(이사장 노정혜)은 BK21 사업에 68개 대학 총 562개 교육연구단(팀)(386개 교육연구단, 176개 교육연구팀)을 예비 선정했다고 6일 밝혔다. 3단계 BK21 플러스 사업 후속으로 오는 9월부터 7년간 진행되는 4단계 BK21 사업은 학문후속세대가 학업과 연구에 전념할 수 있도록 대학원생 연구장학금, 신진연구인력 인건비 등을 지원해 연간 약 1만9000명의 석/박사급 연구 인력을 양성한다. 선정된 교육연구단(팀)에 대해서는 연간 4080억원의 예산을 지원하며 이를 통해 석/박사급 인력을 양성하고 이들이 안정적으로 학업・연구에 전념할 수 있도록 지원할 계획이다. 최종 선정되는 교육연구단(팀)과 예산 배분액은 예비 선정 결과에 대한 이의신청 절차와 현장점검을 통한 제출 자료의 허위 여부 점검 후 9월 중 확정된다. 유은혜 장관은 "BK21 사업은 지난 20여년간 사회 변화에 선도적으로 대응하는 석・박사급 인재를 양성해 학술・연구 발전의 초석을 다져왔다"며 "이번 4단계 사업이 우수한 학문후속세대 양성을 통해 우리 대학들이 세계적 수준의 연구중심대학으로 도약하는 대전환이 되기를 기대한다"고 강조했다.
2020.08.31 구자현 교수, 필요한 약물 몸속에 전달하고, 스스로 사라지는 의료기기 개발
필요한 약물 몸속에 전달하고, 스스로 사라지는 의료기기 개발 출처 : https://news.naver.com/main/read.nhn?oid=018&aid=0004724550
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