초록 ▼

□ 연구개발 목표
⦁ 본 연구에서는 최근 떠오르고 있는 고스트영상 기법을 활용하여 장 생태계와 신경계가 공배양 되어 있는 장-뇌 축 인체모사칩을 기반으로 한 마이크로바이옴과 장-뇌 간의 상호작용에 대해 연구하고자 함.
⦁ 장 미생물 및 장 내의 상태가 신경계에 미치는 영향을 분석함으로써 신경계 질환과 장의 인과관계를 이해하고, 맞춤형 의료기술, 약물 스크리닝 등에 적용 가능한 핵심 원천기술을 확보하고자 함.

□ 연구개발 내용
⦁ 장-뇌 축 (gut-brain axis)은 중추 신경계와 장 신경계의 양방향

□ 연구개발 목표
⦁ 본 연구에서는 최근 떠오르고 있는 고스트영상 기법을 활용하여 장 생태계와 신경계가 공배양 되어 있는 장-뇌 축 인체모사칩을 기반으로 한 마이크로바이옴과 장-뇌 간의 상호작용에 대해 연구하고자 함.
⦁ 장 미생물 및 장 내의 상태가 신경계에 미치는 영향을 분석함으로써 신경계 질환과 장의 인과관계를 이해하고, 맞춤형 의료기술, 약물 스크리닝 등에 적용 가능한 핵심 원천기술을 확보하고자 함.

□ 연구개발 내용
⦁ 장-뇌 축 (gut-brain axis)은 중추 신경계와 장 신경계의 양방향 통신을 일컫는 말로, 장 내에 서식하는 장 미생물의 영향을 받음. 이러한 장과 뇌 사이의 상호작용에 대한 기전은 우울증, 자폐증과 같은 신경계 질환의 원인을 규명하는데 도움이 될 것으로 예측됨.
⦁ 장-뇌 축을 미세유체 칩에 모사하여 외부 자극에 따른 유사 장 생태계 및 신경계의 반응 메커니즘을 구현하고자 함. 장과 뇌 등 기존에 각 기관별로 제작되던 생체모사 칩에서 한 단계 더 나아가 여러 종류의 장 박테리아를 공배양함으로써 실제 체내의 상호작용과 비슷한 형태의 칩을 구현하고자 함,
⦁ 또한, 고스트 이미징 시스템과 머신러닝 알고리즘을 결합한 세포 분류 시스템은 챔버 내에 배양된 여러 종류의 박테리아가 채널을 지날 때 빠른 속도로 실시간 분류를 가능하게 함. 박테리아의 분류를 조절하여 여러 조성을 지닌 다양한 장-뇌 축 생태계를 구성하고자 함.
⦁ 특이 광 투과 현상을 이용한 플라스모닉 이미징과 여러 종류의 세포 및 박테리아를 빠른 시간 내에 이미징할 수 있는 고처리량, 저비용 초분광 이미징 시스템을 이용하여 외부 자극에 대한 장-뇌 사이의 상호작용을 이해하고자 함.
⦁ 아울러, 딥 전이 러닝 알고리즘을 이용하면 획득한 영상을 분석하는 시간을 크게 줄일 수 있으며, 트레이닝을 통해 장-뇌 사이의 자극 반응 네트워크를 구축하여 이를 신경계 질환의 메커니즘 분석에 이용하고자 함.

□ 활용 계획 및 기대 효과
⦁ 플라스모닉스 및 초분광 기반의 새로운 고스트 영상법을 도출하고 머신러닝과 결합하여 기존보다 훨씬 정확하고 빠른 세포 분류 기술을 확보할 수 있음.
⦁ 멀티챔버로 구성된 칩 내에 다양한 장-뇌 축 반응 네트워크를 도출하여, 각각의 미생물이 장-뇌 간의 상호작용에 미치는 영향을 동시에 판별하고, 분석 알고리즘을 적용하여 장-뇌 축에 대한 정보를 빠르게 정리 및 분석할 수 있음.
⦁ 기존 체내 실험 혹은 동물 실험 등과 비교했을 때, 장-뇌 축 모사 플랫폼을 이용하면 수많은 조건에 대한 반응 데이터를 한 칩 내에서 빠르게 추출할 수 있음
⦁ 정상적 장 미생물 생태계를 비정상적 장-뇌 시스템에 이식 배양하여 우울증, 불면증 등 신경계 질환의 새로운 치료법에 대한 가능성을 확인하고자 함.
⦁ 장-뇌 축 생체소자 개발을 통해 미래 바이오산업의 주요한 분야인 뇌과학, 약물 스크리닝, 세포 활동 등을 연구하는 데 크게 이바지할 수 있으리라 기대함.

(출처 : 국문 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 국문 요약문 ... 2
• 목차 ... 4
• Ⅰ 연구개발 과제의 개요 ... 5
• 1. 과제개요 ... 5
• 2. 연구목표 ... 6
• Ⅱ 연구개발 내용 및 성과 ... 10
• 1. 연구개발과제의 수행 과정 및 내용 ... 10
• 2. 연구개발과제의 목표 달성 정도 및 수행 결과 ... 34
• 3. 연구개발성과 및 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 68
• 4. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 70
• Ⅲ 기 타 ... 72
• 1. 인력 현황 ... 72
• 2. 시설장비 구축 현황 ... 73
• Ⅳ 참고문헌 ... 74
• 끝페이지 ... 75