Yonsei University Nano-Bio System Laboratory
Research
Research Area
Research Area
- Development of High Immunogenicity
Polymer based Vaccine Adjuvant and Study of
Vaccine-induced Immunology - Alzheimer’s Diseases Diagnostic
Nano-Platforms based on Biomarkers
in Human Tear Fluid - Development of SIOL (Smart Intra Ocular Lens) for
Neurodegenerative Disease (Alzheimer, Parkinson,
Apoplexy) related Biomarker Detection and Monitoring - Surface Enhanced Raman
Scattering(SERS)-based Biomarker Sensing - Development of Nanoplatform
Adopting Infection Mechanism
for Virus Detection - Diagnosis Device for Companion Diagnostics
and Monitoring of Cancer
Development of High Immunogenicity Polymer based Vaccine Adjuvant
and Study of Vaccine-induced Immunology
- 백신개발에는 크게 항원(vaccine antigen), 면역증강제, 백신전달 관련 기술(vaccine adjuvant) 등이 필요.
- 병원균에 대한 면역반응을 유도할 때 병원균의 약독화 또는 사독화하여 접종하는데 이를 백신항원이라고 하며, 항원 단독으로 감염을 예방하기에 충분한 면역반응을 얻을 수 없을 때 면역증강제를 사용.
- 면역증강제 기술은 백신을 접종하였을 때 항원에 대한 방어면역반응을 충분히 높게 오랫동안 유지하기 위한 것이며, 마지막으로 백신 전달기술은 백신의 접종경로를 결정.
- 전염병의 세계적 대유행이나 생물테러 공격이 발생하였을 때 일시적으로 다량의 백신수요가 발생하며, 접종 후 면역반응을 신속히 유도하는 뛰어난 효능의 백신이 필요한데, 이런 위기상황에 대처할 목적으로 백신에 면역증강제를 적용하면 효과적임.
- 면역증강제 및 면역항원을 효율적으로 면역세포에 전달하고, 고 면역반응을 유도하여 기존 백신의 효능을 증대시키는 백신어쥬번트 기술 개발을 목표 (In progress).
Alzheimer’s Diseases Diagnostic Nano-Platforms based on Biomarkers in Human Tear Fluid
- 알츠하이머병 등 퇴행성 뇌질환 관련 바이오마커가 안구 체액에서 유의미하게 발견되고 있어, 눈물 내 알츠하이머병 관련 바이오마커의 검출은 기존의 침습적인 뇌척수액 추출 또는 고가의 영상 장비를 이용한 질병 진단 방법을 대체할 새로운 진단 패러다임의 구축이 가능.
- 기존 혈액 및 뇌척수액 대비 저농도로 존재하는 눈물 내 바이오마커에 대하여, 고감도·저비용 분석을 위한 기반 연구의 진행이 필요.
- 본 연구실에서는, i) 눈물 내 소량으로 존재하는 바이오마커를 자성 나노입자를 이용하여 분리·농축 시스템 개발, 분리된 타겟 바이오마커를 ii) 고분자 나노입자 센싱 프로브 기반 분석 시스템 개발, iii) 골드 기판을 이용하여 Surface Plasmon Resonance 기반한 센싱 기술 개발을 진행 중.
Development of SIOL (Smart Intra Ocular Lens) for Neurodegenerative
Disease (Alzheimer, Parkinson, Apoplexy) related Biomarker Detection and Monitoring
- 뇌 척수액에서 검출되는 뇌질환 바이오 마커와 안구내 액체에서 검출되는 바이오 마커간의 연관성에 관한 연구가 활발하게 진행 중.
- 특히 노인성 뇌질환(알츠하이머, 파킨슨, 뇌출혈)에 관한 안내 액에 있는 바이오 마커들의 연관성이 밝혀지는 중.
- 백내장 수술 시 사용되는 안내삽입렌즈에 바이오 마커를 검출할 수 있는 센서를 제작하여 같이 삽입한다면 향후 뇌질환의 증상이 발현되기 전에 조기 진단 후 치료 가능.
- 본 연구실에서는 다양한 특이 결합을 하는 물질들(항체, 압타머, 효소 등)을 하이드로젤과 결합하여, 극 미량의 바이오 마커를 검출 할 수 있는 고민감도 초소형 센싱 시스템 연구.
Surface Enhanced Raman Scattering(SERS)-based Biomarker Sensing
- 나노구조체를 통과하면서 발생하는 빛의 산란의 일종인 라만 분광을 이용하여 각종 질병의 유전자를 고민감도, 고선택도, 고속 및 경제적 진단을 목표.
- 라만 분광 자체의 민감도는 떨어지기 때문에 나노임프린트된 기판 또는 표면 플라즈몬 공명(LSPR)이 크게 일어나는 나노입자를 통해 표면증강라만분광(SERS)을 일으켜 신호 감도를 증폭시키며, 단분자 수준의 검지 가능.
- 현재 나노임프린트된 기판상에서의 SERS 신호는 회귀분석으로 신뢰성 있는 결과가 나오고 있으며, 미량의 유전자 검출이 가능.
- 임상 샘플에서의 유전자 분리 및 농획과정이 하나의 시스템에서 효율적으로 처리되어 검출하는 플랫폼을 개발 (in progress).
Development of Nanoplatform Adopting Infection Mechanism for Virus Detection
- 바이러스는 사람을 비롯한 포유류 및 조류의 호흡기 감염을 통해 전파되는데, 심각한 인명피해 (2009년 H1N1 신종 인플루엔자의 대유행) 와 농가 및 국가 경제에 막대한 경제적 피해 유발 (조류 인플루엔자의 빈번한 유행).
- 바이러스 전파에 의한 피해를 최소화하기 위해서는 초동대처가 중요하며, 이를 위해 신속하고 민감한 진단 시스템이 필요.
- 바이러스는 개체를 보존하고 증식하기 위해서 특이적인 경로로 숙주세포에 침투하며, 종에 따라 감염 경로의 특이성을 가지기 때문에 이를 이용하여 특정 바이러스의 선택적인 검출이 가능.
- 본 연구실에서는 고분자를 기반으로 숙주세포와 유사한 나노구조체를 제작 및 바이러스의 생체 감염 기전을 모사하여 측정 가능한 광학적 신호로 도출하는 고감도 진단 플랫폼을 개발하는 중.
Diagnosis Device for Companion Diagnostics and Monitoring of Cancer
- 환자마다 암의 성격이 다르지만 현재까지는 일괄적 치료를 진행하고 있어, 환자에 따라 안정적이며 효과적인 표적 항암제를 찾아 적절한 시기에 투여하는 것이 중요.
- 본 연구실에서는 환자에게 알맞은 표적 항암제를 찾기 위한 동반진단(Companion diagnostics)과 체액 속의 바이오마커를 분석하여 암의 진단 및 재발, 항암제 효과를 분석하는 검사인 액체생검(Liquid biopsy)을 이용하여 임상적 미충족 수요 해결을 위한 기기를 개발 필요.
- 이를 위해 본 연구실은 초자성 입자를 기반으로 하여 엑소좀 검출과 리소그래피 (Lithography) 방식으로 제작된 미세유체 칩 (Microfluidics)을 이용한 분리 및 농축하는 기술을 개발 진행.
- 또한, 바이오마커 검증 및 동시 증폭 유전자군의 조절에 관해 연세의료원과 공동 연구하며 온도 변화 및 효소 증폭 없이 연쇄 반응에 의한 자가-재순환 (Self-recycling) 과정을 이용한 형광 신호 증폭 기술에 관하여 한국생명공학연구원과 공동 연구 진행.
- 본 기술은 실시간 모니터링을 통해 적절한 시기에 알맞은 표적 항암제를 환자에게 투여하도록 의사에게 진단과 치료 전략 정보 제공 가능.