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성과
연구보고서 다중스케일 조립기술 기반 기능성 심장 조직 제작 및 독성 유효성 평가
(Development of multi-scale fabrication technologies for functional cardiac organoids and its toxicity and efficacy)
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등록번호 TRKO202200017541 발행년월 2021-08
발행기관명 고려대학교 발행국가/사용언어 대한민국 /국문
발주기관 한국연구재단 과제관리(전문)기관 한국연구재단
키워드 다중 스케일 공정;줄기세포 분화;심근세포;마이크로칩;심근경색;심장 독성;재생;심근조직;
multi-scale fabrication;stem cell differentiation;cardiomyocyte;microchip;myocardial infarction;cardiac toxicity;regeneration;cardiac tissue;
초록
□ 연구개발 목표
생체내의 재생능 및 효용성 평가를 위한 심장 생체 모사 조직 혹은 오가노이드를 다중 스케일 제조 공정기술을 통하여 구현하고자 함. 다중스케일 공정 기술은 1) 단백질 스케일, 2) 다세포 스케일, 3) 조직 스케일이 하나의 기술로 통합된 본과제에서 제시하는 새로운 기술임.
본 과제를 통하여 통합된 다중스케일 공정기술을 개발하고 이를 심장 오가노이드 혹은 심장 생체모사 조직을 구현하고, 이 조직으로 심근 경색의 재생 및 심혈관질환 약물의 독성평가를 수행하는 것을 목표로 함.

□ 연구개발 내용
본 과제에서 수행하고자 하는 다중 스케일 공정기술은 아래와 같이 세가지로 나누어짐
1) Molecular engineering – 단백질 수준의 조절
- 줄기세포의 심근세포의 분화시 성숙도 조절인자 스크리닝
- 2D, 3D 배양 기반 심근세포 성숙 분화 유도 기술 확립
2) Micro engineering – 다세포 스케일의 어셈블리 조절
- 분화 물질 포합 결합된 생체 모사 수화젤 개발 및 평가_
- 분화 및 morphogen의 시공간적 조절을 통한 세포의 분화 및 패터닝 조절
- 생체모사 수화젤 기반 심장 조직의 자기 구조화 분석
- 패터닝 된 메트릭스 내의 심장 조직 분화 분석
3) Macro engineering – 조직 스케일의 패터닝
- 수화젤 기반 다중세포 패터닝 기술 개발
- 심장구조 모사 수화젤 마크로 패터닝 기술 및 약물 평가용 심근조직 네트워크 기술 개발

개발된 미성숙 혹은 성숙세포 기반으로 유효성 및 독성 평가
1) 유효성 평가
- 개발된 심근패치 기반 심근경색모델 이용한 재생능 평가
- 심근패치 시크리톰 조절에 의한 재생능 평가
2) 독성 평가
- 미세유체칩 기반 심혈관질환 약물 독성 및 유효성평가
- 심근조직의 박동성 및 사멸정도 동물실험 모델과 비교

□ 활용계획 및기대효과 (응용분야 및 활용범위 포함)
< 응용분야 >
분자, 단백질, 세포 및 조직 수준의 자가조립을 구현하는 새로운 기술 개발을 통해 심장 조직의 구현 뿐 아니라, 간, 장, 신장 등 다양한 조직에 적용 가능하여 생체모사기술의 새로운 패러다임을 구현할 수 있음.

< 활용범위 >
세포수준에서 마크로 수준까지 체계적인 생체모사 조직 제작 공정기술이 하나로 통합되어 자유자제로 구사할 수 있는 기술은 조직공학 분야에 있어서 새로운 패러다임을 제시할 수 있는 연구방법으로 활용될 수 있을 것으로 예상됨. 또한 심장의 수축과 관계된 심근경색과 같은 질병 뿐 아니라 다양한 장기 오가노이드 모델 시스템 구축하여 활용되어 환자 맞춤형 치료법을 제안할 수 있는 정밀의료의 가능성을 제시함.

(출처 : 요약문 2p)

목차
표지 ... 1
요 약 문 ... 2
목차 ... 4
1. 연구개발 목표 및 평가항목별 성과 ... 5
1-1. 연구개발 목표 ... 6
1-2. 평가항목별 성과 ... 6
1-3. 목표 미달 시 원인 분석 ... 7
2. 추진내용 및 연구개발결과 ... 8
2-1. 추진내용 및 연구개발결과 ... 8
2-2. 추진 일정 실적 ... 57
2-3. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여정도 ... 60
2-4. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 62
2-5. 계획하지 않은 성과 및 관련 분야 기여사항 ... 64
3. 연구 개발 결과의 활용 방안 ... 65
4. 당초 연구계획 대비 주요 변경사항 ... 66
끝페이지 ... 67

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