BioLab
가톨릭대학교 순환기내과 연구실 (Stem Cell Bioengineering Lab)
박훈준 교수
연구실 소개
연구실 홈페이지Myocardial Infarction and Heart Regeneration
심근경색증은 심장 근육에 혈액을 공급하는 혈관이 혈전에 의해 막혀 심장 근육이 상하는 질환이다. 여기에 ‘급성’이라는 말이 붙는 이유는 혈전이 혈관을 막는 순간 갑자기 혈액순환 장애가 발생하기 때문이다. 이러한 급성 심근경색증은 돌연사의 80%를 차지한다. 발견 즉시 치료를 받지 않으면 사망률이 30~40%에 달한다.
급성 심근경색으로 진단되면 막힌 혈관에 스텐트라는 금속 그물망을 넣어 혈전으로 막힌 혈관을 뚫고 다시 피가 흐를 수 있도록 하는데 이를 “관상동맥 중재술”이라 한다. 가능한 빨리 막힌 심장혈관을 뚫는 치료를 받아야 하며 얼마나 빨리 막힌 혈관을 뚫느냐에 따라 예후가 달라진다. 그러나, 스텐트를 이용한 혈관개통과 적극적인 약물치료에도 불구하고 상당수의 환자들이 심부전증으로 이환되어 5년 생존률이 50% 정도 밖에 미치지 못하며, 특히, 중증의 말기 심부전 환자는 심장이식술이나 가교적 치료법인 기계적 좌심실 보조장치 이외에는 완치법이 없으므로 적극적이고 첨단화된 치료법 개발이 시급한 실정이다.
본 연구실은 심근경색증으로 인한 심장 손상을 근본적으로 회복시키고자 하는 심장재생 연구를 진행하고 있다. 심장을 구성하는 주요 세포군인 심근세포, 혈관내피세포, 섬유아세포 등 각각의 세포가 허혈로 인해 기능이 저하되거나 세포사멸에 이르게 되는 일련의 과정들을 과학적인 추론과 체계적인 실험을 통해 그 기전을 분석하고, 이를 극복하기 위한 다양한 심근경색 치료제 개발 연구를 수행하고 있다.
Stem cell biology and Tissue engineering
조직재생이 되지 않는 심장질환에서 손상된 조직의 복구를 위해 다양한 인체 조직으로부터 줄기세포를 채취한 후 여러 가지 방법으로 체외에서 배양/분화/과정을 거쳐 최종적으로 환자에게 적용하려는 시도가 국내외적으로 이루어지고 있다. 그러나 기존 성체줄기세포 치료제는 제한된 분화능력과 손상된 조직의 척박한 미세 환경으로 인한 미약한 호밍효과, 체내 생착, 증식 및 분화의 효율성이 낮은 문제가 있어, 지금까지의 임상시험의 결과들을 종합해 보면 약 2~4% 정도의 미흡한 심구혈률 개선효과를 보인다.
최근 들어 복합 줄기세포를 사용함으로서 세포간 상호작용을 극대화 시키고, 미세환경 조절을 통하여 세포 생존율과 생착율을 향상시킴으로서 기존 단일 줄기세포 치료의 낮은 혈관재생 효과와 세포전달 효율의 한계를 극복하려는 시도가 활발히 이루어지고 있다. 특히 심·혈관 질환은 허혈로 인한 괴사조직의 염증, 섬유화, 세포사멸 및 재형성 악화 등 척박한 미세환경이 줄기세포 치료의 효과를 경감시키므로 미세환경 구현 및 조절기술이 필수불가결한 요소기술로 여겨진다.
본 연구실은 다양한 기원의 중간엽 줄기세포 뿐만 아니라 유도만능 줄기세포에서 분화시킨 심근세포와 혈관내피세포를 이용하여 약물 스크리닝, 질환모델링 및 세포치료제로서의 가능성을 탐색하고 있다. 이를 위하여 줄기세포를 정제, 성숙시키고 기능을 극대화 시키는 고도화 기술을 개발하고 있으며, 임상적용 가능한 조직적합성 생체재료를 이용하여 척박한 미세환경을 개선하고 줄기세포의 치료효능을 극대화 시킬 수 있는 전략을 모색하고 있다.
연구분야
1. BM-MSC engineering and Patch approach in Myocardial infarction
심근경색 치료에 있어서 줄기세포 치료법은 Cardiac regeneration을 위한 전도유망한 방법으로 각광받고 있다. 하지만 경색 유발 이후 심근 내 척박한 미세환경으로 인하여 줄기세포의 기능을 온전히 기대하기 힘든점이 가장 큰 허들로 지적되고 있다. 이러한 한계를 극복하기 위하여 BM-MSC의 Engineering 을 통해 (특이 Cytokine expression level 향상) 기존의 세포가 가진 측분비 능력을 극대화시키고, 다양한 생체재료에 봉입하여 심 외막에 패치 형태로 부착함으로서 척박한 미세환경에 직접적인 노출을 피하고, 심근내 미세환경의 장기적인 조절 및 심근내 주입 된 세포의 생존능을 높이는 치료적 접근을 통하여 심근 경색을 치료 하고자 한다.
2. iPSC-CM & EC combination cell therapy strategy
중증 허혈성 심장질환의 궁극적인 치료법은 소실된 심장근육을 재생시켜 심장의 박동능력을 정상적으로 회복시키는 것이다.
하지만 성인의 심장세포는 자발적인 재생능력이 소실되어 있는 상태이기에, 다양한 줄기세포를 통한 조직재생을 목표로 많은 연구가 이루어지고 있으나 성체줄기세포를 이용한 전략은 해당 세포의 계통 (Hierarchy) 상의 한계로 박동을 하는 심근세포로의 직접적인 분화를 기대하기 힘들고, 극소수의 세포가 분화 된다고 하더라도 넓은 경색영역을 수복할 만큼의 심근세포를 만들어 내기 어렵다.
따라서, 최근에는 모든 세포로의 분화가 가능하여 박동하는 심근세포를 대량으로 생산할 수 있는 만능줄기세포를 통한 연구가 활발히 진행되고 있고, 유도만능줄기세포 유래 심근세포를 생산해 경색으로 인해 소실된 심장근육을 다량의 심근세포를 통해 직접 대체하여 심장근육을 재생하고 기능을 회복시키기 위해 노력하고 있다. 또한 허혈성 심장질환의 효과적인 개선을 위한 "소실된 심근과 혈관을 동시에 재생시키는 전략" 으로 유도만능줄기세포 유래 혈관계 세포를 통해 허혈 영역내 신생혈관을 만들어 빠르게 혈류를 재공급 시키고 심장내 미세환경을 개선시켜, 생착을 위해 투여되는 심근세포의 생존율을 증대시키기 위한 연구를 진행하고 있다.
연구성과
Publications (2016년 이후)
-2020
1. Junho Kim†, Hyeok Kim†, Dongwook Kim, Hun-Jun Park, Kiwon Ban, Seungyoung Ahn, Sung-Min Park*. A Wireless Power Transfer based Implantable ECG Monitoring Device. Energies 2020, 13(4), 905.
2. Bong-Woo Park*, Soo Hyun Jung*, Sanskrita Das*, Soon Min Lee, Jae-Hyun Park, Hyeok Kim, Ji-Won Hwang, Sunghun Lee, Hyo-Jin Kim, Hey-Yon Kim, Seungman Jeong, Dong-Woo Cho, Jinah Jang, Kiwon Ban, Hun-Jun Park. In vivo priming of human mesenchymal stem cells with hepatocyte growth factor-engineered mesenchymal stem cells promotes therapeutic potential for cardiac repair. Science advanced 2020.
3. Ju-Ro Lee*, Bong-Woo Park*, Jonghoon Kim, Yeon Woong Choo, Han Young Kim, Jeong-Kee Yoon, Hyeok Kim, Ji-Won Hwang, Mikyung Kang, Sung Pil Kwon, Seuk Young Song, In Ok Ko, Ji-Ae Park, Kiwon Ban, Taeghwan Hyeon, Hun-Jun Park, Byung-Soo Kim. Nanovesicles derived from iron oxide nanoparticles-incorporated mesenchymal stem cells for cardiac repair. Science advanced 2020.
-2019
1. Sunghun Lee*, Dong Hun Lee*, Bong-Woo Park*, Riyoun Kim, Anh Duc Hoang, Sang-Keun Woo, Wenjun Xiong, Yong Jin Lee, Kiwon Ban, Hun-Jun Park. In vivo transduction of ETV2 improves cardiac function and induces vascular regeneration following myocardial infarction. Experimental & Molecular Medicine 2019;51(2): 13
2. Soon-Jung Park*, Ri Youn Kim*, Bong-Woo Park*, Sunghun Lee*, Seong Woo Choi, Jae-Hyun Park, Jong Jin Choi1, Seok-Won Kim, Jinah Jang, Dong-Woo Cho, Hyung-Min Chung, Sung-Hwan Moon, Kiwon Ban, Hun-Jun Park. Dual stem cell therapy synergistically improves cardiac function and vascular regeneration following myocardial infarction. Nature Communications 2019;10(1)
3. Ge Gao*, Hyeok Kim*, Byoung Soo Kim, Jeong Sik Kong, Jae Yeon Leea, Bong Woo Park, Su Hun Chae, Jisoo Kim, Kiwon Ban, Jinah Jang, Hun-Jun Park, Dong-Woo Choa. Tissue-Engineering of Vascular Grafts Containing Endothelium and Smooth Muscle Using Triple-Coaxial Cell Printing. Applied Physics Reviews 2019; Rev. 6, 041402
4. Choo EH, Koh YS, Seo SM, Lee JM, Kim HY, Park HJ, Kim PJ, Chang K, Jeon DS, Kim DB, Her SH, Park CS, Yoo KD, Chung WS, Seung KB, Comparison of successful percutaneous coronary intervention versus optimal medical therapy in patients with coronary chronic total occlusion. J Cardiol. 2019 Feb;73(2):156-162.
-2018
1. Seo SM, Koh YS, Park HJ, Kim DB, Her SH, Lee JM, Park CS, Kim PJ, Kim HY, Yoo KD, Jeon DS, Ahn YK, Jeong MH, Chung WS, Seung KB. Thyroid stimulating hormone elevation as a predictor of long-term mortality in patients with acute myocardial infarction. Clin Cardiol. 2018 Oct;41(10):1367-1373.
2. Choi IJ, Lim S, Choo EH, Kim JJ, Hwang BH, Kim TH, Seo SM, Koh YS, Shin DI, Park HJ, Kim PJ, Jeon DS, Lee SH, Cho JH, Jung JI, Chang K, Seung KB. Differential Impact of Chronic Kidney Disease on Coronary Calcification and Atherosclerosis in Asymptomatic Individuals with or without Diabetes: Analysis from a Coronary Computed Tomographic Angiography Registry. Cardiorenal Med. 2018;8(3):228-236.
3. Hyunsuk Jeong, Hyeon Woo Yim, Hun-Jun Park, Youngseung Cho, Hanter Hong, Na Jin Kim, and Il-Hoan Oh. Mesenchymal Stem Cell Therapy for Ischemic Heart Disease: Systematic Review and Meta-analysis. Int J Stem Cells. 2018; 11(1): 1-12.
4. Sunkey Lee, Seungmin Lee, Sangwon Kim, Chang-Hwan Yoon, Hun-Jun Park, Jin-young Kim, Hongsoo Choi. Fabrication and Characterization of a Magnetic Drilling Actuator for Navigation in a Three-dimensional Phantom Vascular Network. Scientific Reports. volume 8, Article number: 3691 (2018)
-2017
1. Yang HM, Seo KW, Yoon J, Kim HS, Chang K, Lim HS, Choi BJ, Choi SY, Yoon MH, Lee SH, Ahn SG, Youn YJ, Lee JW, Koo BK, Park KW, Yang HM, Han JK, Seung KB, Chung WS, Kim PJ, Koh YS, Park HJ, Tahk SJ. Clinical and Angiographic Outcomes of the First Korean-made Sirolimus-Eluting Coronary Stent with Abluminal Bioresorbable Polymer. Korean Circ J.2017 Nov;47(6):898-906.
2. Changwon Park, Kiwon Ban, Rebecca D. Levit, Wenbin Liang, Hun-Jun Park, Mary B. Wagner. Cardiovascular Regeneration: Biology and Therapy. Stem Cells Int. Volume 2017, Article ID 4163694, 2 pages.
3. Jang J, Park HJ, Kim SW, Kim H, Park JY, Na SJ, Kim HJ, Park MN, Choi SH, Park SH, Kim SW, Kwon SM, Kim PJ, Cho DW. 3D printed complex tissue construct using stem cell-laden decellularized extracellular matrix bioinks for cardiac repair.Biomaterials. 2017 Jan;112:264-274.
-2016
1. 김태원, 정성우, 이광수, 박훈준, 김중석, 구자성, 송인욱, 오주희, 이양현, 전기평, 한시령, 비판막성 심방세동 환자에서 CHA2DS2-VASc 점수와 좌심방 확장 및 D-dimer의 연관성. Korean Circ J. J Neurocrit Care 2016;9(2):139-143.
2. Hoon Suk Park, Chan Joon Kim, Byung-Hee Hwang, Tae-Hoon Kim, Yoon Seok Koh, Hun-Jun Park, Sung-Ho Her, Sung Won Jang, Chul-Soo Park, Jong Min Lee, Hee-Yeol Kim, Doo Soo Jeon, Pum-Joon Kim, Ki-Dong Yoo, Kiyuk Chang, Dong Chan Jin, Ki-Bae Seung. HDL Cholesterol Level Is Associated with Contrast Induced Acute Kidney Injury in Chronic Kidney Disease Patients Undergoing PCI. Sci Rep. 2016 Oct 24;6:35774.
3. Soe Hee Ann, Suk Min Seo 1 , Pum-Joon Kim, Yoon-Seok Koh, Sung-Ho Her, Dong Il Shin, Hun-Jun Park, Chul Soo Park, Jong Min Lee, Dong-Bin Kim, Kiyuk Chang, Wook-Sung Chung, Ki-Bae Seung. Sirolimus-eluting stent is superior to paclitaxel-eluting stent for coronary intervention in patients with renal insufficiency: Long-term clinical outcomes. Cardiol J, 2016 23 (6), 637-646
4. Kim CJ, Choi IJ, Park HJ, Kim TH, Kim PJ, Chang K, Baek SH, Chung WS, Seung KB. Impact of Cardiorenal Anemia Syndrome on Short-and Long-Term Clinical Outcomes in Patients Hospitalized with Heart Failure. Cardiorenal Med 2016;6:269-278
5. Mahn-Won Park, Sung Ho Her, Chan Joon Kim, Jung SunCho, Gyung-Min Park, Tae-Seok Kim, Yun-Seok Choi, Chul-Soo Park, Yoon-Seok Koh, Hun-Jun Park, Pum-Joon Kim, Wook-Sung Chung, Ki-Bae Seung, Ho-Sook Kim, Jae-Gook Shin, Kiyuk Chang. Evaluation of the incremental prognostic value of the combination of CYP2C19 poor metabolizer status and ABCB1 3435 TT polymorphism over conventional risk factors for cardiovascular events after drug-eluting stent implantation in East Asians. Genet Med, 2016 18 (8), 833-41
6. Ik Jun Choi Yoon-Seok Koh, Mahn-Won Park, Sung Ho Her, Yun-Seok Choi, Chul-Soo Park, Hun-Jun Park, Pum-Joon Kim, Wook-Sung Chung, Ho-Sook Kim, Jae-Gook Shin, Ki-Bae Seung, Kiyuk Chang. CYP2C19 loss-of-function alleles are not associated with clinical outcome of clopidogrel therapy in patients treated with newer-generation drug-eluting stents. Medicine (Baltimore), 2016 95 (26).
7. Joong-Seok Kim, Yoon-Sang Oh, Hyung-Eun Park, Si-Hoon Lee, Jeong-Wook Park, In-Uk Song, Jae-Young An, Hun-Jun Park, Byung-Chul Son, Kwang-Soo Lee. Cardiovascular autonomic dysfunctions in elderly patients with essential tremor: comparison with healthy controls Neurol Sci, 2016 37 (5), 711-6
8. Ik Jun Choi, Yoon-Seok Koh, Sungmin Lim, Eun Ho Choo, Jin Jin Kim, Byung-Hee Hwang, Tae-Hoon Kim, Suk Min Seo, Chan Joon Kim, Mahn-Won Park, Dong Il Shin, Yun-Seok Choi, Hun-Jun Park, Sung-Ho Her, Dong-Bin Kim, Chul Soo Park, Jong-Min Lee, Keon Woong Moon, Kiyuk Chang, Hee Yeol Kim, Ki-Dong Yoo, Doo Soo Jeon, Wook-Sung Chung, Youngkeun Ahn, Myung Ho Jeong, Ki-Bae Seung, Pum-Joon Kim. Impact of Percutaneous Coronary Intervention for Chronic Total Occlusion in Non-Infarct-Related Arteries in Patients With Acute Myocardial Infarction (from the COREA-AMI Registry). Am J Cardiol, 2016 117 (7), 1039-46
연구실 구성원
지도교수: 박훈준
PhD Student : 박봉우, 박재현, 김해옥, 황지원
Ms Student : 김진주
B.S Student : 심우섭
Lab management : 이수정
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