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홀로토모그래피로 오가노이드 실시간 관찰 성공
인체 장기의 구조와 기능을 모사한 3차원 미니 장기인 오가노이드는 다양한 질병 연구와 신약 개발에 필수적인 역할을 하고 있다. 한국 연구진이 기존 이미징 기술의 한계를 극복하고 살아있는 오가노이드를 고해상도로 실시간 동적 변화를 관찰하는 데 성공했다.
우리 대학 물리학과 박용근 교수 연구팀이 기초과학연구원(IBS, 원장 노도영) 유전체 교정 연구단(단장 구본경) 연구팀과 ㈜토모큐브의 협력으로, 홀로토모그래피 (holotomography) 기술을 활용해 살아있는 소장 오가노이드를 실시간으로 고해상도로 관찰할 수 있는 이미징 기술을 개발했다고 14일 밝혔다.
기존의 이미징 기법들은 살아있는 오가노이드를 장기간 고해상도로 관찰하는 데 한계가 있었고, 형광 염색 등의 추가적인 처리가 필요한 경우가 많았다.
연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 형광 등 염색 없이도 고해상도의 이미지를 제공하고, 세포 손상 없이 오랜 시간 동안 실시간으로 동적 변화를 관찰할 수 있는 홀로토모그래피 기술을 도입했다.
연구진은 실험용 쥐(마우스) 소장 오가노이드를 이용해 이 기술을 검증했으며, 그 결과 홀로토모그래피를 통해 오가노이드 내부의 다양한 세포 구조를 세밀하게 관찰할 수 있었고, 오가노이드의 성장 과정과 세포 분열, 세포 사멸 등의 동적 변화를 실시간으로 포착할 수 있었다.
또한, 약물 처리에 따른 오가노이드의 반응을 정밀하게 분석해 세포 생존 여부를 확인할 수 있었다.
연구진은 이번 연구를 통해 오가노이드 연구의 새로운 지평을 열었으며, 이를 통해 신약 개발, 맞춤형 치료, 재생 의학 등 다양한 분야에서 오가노이드의 활용을 극대화할 수 있을 것이라고 기대하고 있다.
향후 연구는 오가노이드의 생체 내 환경을 더 정확히 재현하고, 더욱 정교한 3차원 이미징을 통해 세포 수준에서의 다양한 생명현상을 이해하는 데 큰 기여를 할 것으로 전망된다.
논문의 제1 저자인 이만재 박사(KAIST 의과학대학원 졸, 現 충남대병원)는 “이번 연구는 기존의 한계를 뛰어넘는 새로운 이미징 기술로, 향후 오가노이드를 활용한 질병 모델링, 환자 맞춤형 치료 및 신약 개발 연구에 크게 기여할 것”이라고 밝혔다.
이번 연구 결과는 2024년 10월 1일 국제 학술지 ‘Experimental & Molecular Medicine’에 온라인 게재됐으며, 해당 기술은 다양한 생명과학 분야에서의 적용 가능성을 인정받고 있다.
(논문명: Long-term three-dimensional high-resolution imaging of live unlabeled small intestinal organoids via low-coherence holotomography)
본 연구는 한국연구재단 리더연구사업, KAIST 연구소 및 기초과학연구원의 지원을 받아 수행됐다.
2024.10.14 조회수 4692 -
2022 대한민국 혁신창업상에 (주)토모큐브 등 6개 우수 혁신 창업기업 선정
한국의 첨단기술산업 생태계를 이끌어 갈 ‘한국형 딥테크 창업 기업’은 어디일까?
우리 대학은 ‘2022 대한민국 혁신창업상’의 6개 수상 기업을 최종 확정했다. 대한민국 혁신창업상은 혁신창업 성공사례를 발굴하여 딥테크 창업 생태계 조성에 기여하고자 KAIST와 서울대, 중앙홀딩스가 협력하여 제정됐다. 6개 선정 기업에 대한 수상식은 2022년 12월 20일(화)에 개최된 ‘혁신창업국가 대한민국’ 국제심포지엄에서 거행됐다.
대한민국 혁신창업상은 ‘혁신창업 프로젝트’의 일환이다. 한국은 세계 최상위권의 R&D 투자국임에도 최신 기술에 기반한 딥테크 기업 생태계 형성이 다소 미흡한 편이다.* 이에 과학기술정보통신부(이하 과기부)가 딥테크 기반의 혁신창업 성공 방법을 공유하고 제도 개선을 모색하고자 추진한 사회 운동이 혁신창업 프로젝트다. KAIST, 서울대, 중앙일보가 혁신창업 활성화를 위한 MOU를 체결하여 참여하고 있다.
*2019년 1월 기준 미국 나스닥 상장 기업 수: 미국 2968건, 중국 125건, 이스라엘 84건, 한국 2건
대한민국 혁신창업상은 연구개발성과에 기반한 딥테크형 스타트업에 해당되는 국내 혁신창업 기업 중 우수 성과를 창출하거나 혁신이 기대되는 사례를 선정하여 시상한다. 업력 7년 이하, 신산업 창업 분야일 경우 10년 이하의 기업을 대상으로 보유 기술의 혁신성, 성장가능성, 성과 등을 중점적으로 평가한다. 첫 시상인 올해에는 10월 18일부터 한 달 동안 신청서를 접수한 76개 기업을 대상으로 1차 서류심사, 2차 본심사를 거쳐 선정했다. 수상 기업은 과학기술정보통신부장관상 2곳, KAIST총장상과 서울대학교총장상, 중앙홀딩스회장상, 국가과학기술연구회이사장상 각 1곳으로 총 6곳이다.
과기부장관상 공동수상자로 선정된 ㈜토모큐브는 KAIST 교원창업기업으로 3차원 홀로그래픽 현미경을 상용화했다. ㈜토모큐브가 독자 개발한 현미경은 주요 고객사가 MIT, Harvard Medical School, 취리히 연방 공과대학교, 서울대 의대 등으로 Nature Cell Biology를 포함한 전 세계 생명공학 분야에서 발표된 200여 건의 새로운 연구결과에 기여했다.
과기부장관상 공동수상자인 ㈜브라이토닉스이미징은 세계 최초로 실리콘광증폭기(SiPM)에 기반한 디지털 양전자단층촬영 시스템(PET)을 개발한 서울대학교 교원창업기업이다. 뇌전용 PET시스템, 의료인공지능 SW, 동시 PET/MRI용 PET시스템 등의 개발로 임상의료 수준을 높였으며, NIH, UC Davis를 비롯한 국내외 유수 기관에 공급하는 등의 성과를 보이고 있다.
서울대학교총장상은 세계 최초로 신개념 나노촉매(금 나노촉매) 기술을 상용화하여 사업화한 ㈜퀀텀캣이 수상했다. KAIST의 석박사 졸업생들이 창업한 퀀텀캣의 신기술은 상온에서 매우 높은 촉매활성을 나타내는 신개념 촉매로 탄소중립에 기여할 것으로 기대된다.
KAIST총장상은 서울대 교원창업기업인 ㈜프렌들리에이아이가 수상했다. 초대형 인공지능(AI)와 같은 생성 인공지능(AI)학습 및 서빙 서비스인 페리플로우를 개발했다.
중앙홀딩스회장상을 수상한 ㈜리센스메디컬은 UNIST 교원창업기업이다. 세포를 빠르고 정밀하게 급속 냉각할 수 있는 기술을 바탕으로 급속정밀냉각마취기기, 정밀냉각치료기기를 개발했다. 안구급속냉각마취기기는 미국 FDA로부터 한국 최초 De Novo 적합기술로 인정 받아 허가를 진행하고 있다.
국가과학기술연구회 이사장상은 ADC 개발 전문 회사인 ㈜피노바이오에 돌아갔다. 한국화학연구원의 연구원창업 기업(spin-off company)으로, 3세대 ADC용 플랫폼 ‘PINOT-ADC™’를 보유하고 있다.
시상자로 참석한 이종호 과기부장관은 “대한민국의 혁신을 주도하는 딥테크 기업에게 이번 수상이 세계적인 기업으로 발돋움하는 발판이 되기를 기대한다”며 “앞으로 대한민국 혁신창업상이 혁신창업 생태계가 뿌리내리는 데 밑거름이 될 것”이라는 소감을 밝혔다.
이와 함께 주최기관 중 하나인 KAIST의 이광형 총장은 “KAIST도 세계적인 딥테크 기업을 만들어나 갈 창업의 본거지 역할을 할 수 있도록 학내 문화를 부단히 개선하는 한편, 앞으로도 다양한 지원을 아끼지 않겠다”라고 말했다.
2022.12.20 조회수 8581 -
박용근 교수 연구팀, 후미오 오카노 상 수상
〈 박 용 근 교수 〉
우리대학 물리학과 박용근 교수 연구팀이 3차원 디스플레이 분야 기술개발에 기여한 공로를 인정받아 미국 플로리다 주 올랜도에서 열린 국제광자공학회(SPIE) 연차총회에서‘2018년도 후미오 오카노(Fumio Okano) 상’을 수상했다.
고해상도 디스플레이와 3차원 디스플레이 분야의 선구자였던 일본의 故 후미오 오카노 박사를 기리기 위해 제정된 ‘후미오 오카노(Fumio Okano)상’은 디스플레이 분야 발전에 공헌한 연구자에게 수여된다.
일본 NHK의 후원으로 이 분야 세계 최대 규모의 국제적인 학술단체인 국제광자공학회(SPIE) 3D 영상학회가 매년 3차원 디스플레이 관련분야 우수 논문을 선정해 수여한다.
박용근 교수 연구팀은 무작위적인 광 산란을 이용해 3차원 영상을 측정하고 재현하는 새로운 기술을 개발 중이다. 박 교수 팀은 지난 2016년 국제학술지인 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 3차원 홀로그래픽 카메라기술, ‘네이처 포토닉스(Nature Photonics)’에 3차원 홀로그래픽 디스플레이 성능의 3천 배 향상 기술 관련 연구 성과를 각각 발표해 뉴스위크(NewsWeek)와 포브스(Forbes) 등 다수의 해외 유명 언론으로부터 주목을 받았다.
박 교수는 또 이 같은 기초연구 성과를 바탕으로 벤처기업인 ‘토모큐브(Tomocube)’를 설립해 살아있는 세포를 3차원 입체영상으로 관찰이 가능한 레이저 홀로그래피 현미경을 출시하는데 성공, 현재 미국·일본을 비롯한 여러 국가에 수출 중이다.
박 교수는 이밖에 스타트업 ‘더웨이브톡(THE WAVE TALK)’의 공동창업자로서 신 성장 동력기반을 확보하는 등 맹활약을 펼쳐 올 4월 제51회 과학의 날에는 과학기술포장을, 5월에는 (재)유민문화재단(이사장 이홍구)로부터‘홍진기 창조인상’을 각각 수상했다.
박용근 교수는“3차원 홀로그래피 분야는 성장 가능성이 매우 크고, 실생활에 밀접한 영향을 줄 수 있다”며 “하지만 현재 기술이 공상과학 영화에서 제시하는 수준에는 미치고 못하고 있는데 수 년 내에 상용화가 가능한 수준으로 발전할 것으로 기대하고 있다”며 수상소감을 밝혔다.
2018.05.31 조회수 12511 -
박용근 교수 , 美 광학회 석학회원 선정
〈 박 용 근 교수 〉
우리 대학 물리학과 박용근(37) 교수가 지난 9월 12일 美 워싱턴 DC에서 열린 미국 광학회(The Optical Society, OSA) 이사회에서 석학회원(Fellow)으로 선정됐다.
박 교수는 바이오의학 분야에 적용되는 디지털 홀로그래피와 파면 제어 기술 분야의 연구 성과를 인정받아 이례적으로 젊은 나이임에도 석학회원으로 선정됐다. 미 광학회 석학회원 평균 연령대는 50대 후반에서 60대 초반이 주를 이루고 있다.
박 교수는 2010년부터 KAIST 물리학과에 재직하며 홀로그래픽 기술과 광 산란 제어 분야에서 뛰어난 연구 성과를 내고 있다. 특히 3차원 홀로그래픽 현미경 기술을 개발하고 상용화해 이를 이용한 다양한 의학, 생물학 연구를 수행했고 관련 분야를 세계적으로 선도하고 있다.
기존에는 세포를 형광 물질 등으로 염색해야만 3차원 영상 촬영이 가능했다. 그러나 박 교수의 HT(holotomography)기술은 살아있는 세포와 조직을 염색하지 않고도 실시간 3차원 영상을 측정할 수 있어 새롭고 다양한 생물학, 의학 분야의 연구를 가능하게 했다.
박 교수는 기술의 상용화를 위해 2015년 ㈜토모큐브를 설립했고 이를 해외 수출로 이어나갔다. 2016년에는 소프트뱅크벤쳐스, 한미제약 등으로부터 투자를 유치 받았고 현재 MIT, 미국 피츠버그의대, 독일암센터, 서울대학교병원 등을 비롯한 전 세계 주요 연구 기관에서 장비를 사용하고 있다.
최근에는 박 교수 연구진이 개발한 광산란 측정 기반 기술을 바탕으로 ㈜더웨이브톡을 설립해 네이버를 비롯한 기관들의 투자를 받아 제품 출시를 앞두고 있다.
박 교수는 “KAIST 부임 후 수행한 연구 성과를 바탕으로 석학회원에 선정돼 기쁘다”며 “훌륭한 연구원들과 학교의 지원 덕분이다. 기초와 응용 양 분야에서 계속 새로운 결과를 낼 수 있도록 정진하겠다”고 말했다.
박 교수는 네이처 포토닉스, 네이처 커뮤니케이션즈, 미국국립과학원회보, 사이언스 어드밴시스, 피지컬 리뷰 레터스 등에 100여 편의 논문을 게재했다. 관련 국제학회를 창설해 의장을 역임 중이다.
2017.10.17 조회수 15449