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연구센터/사업단 소개

마이크로바이옴 핵심연구지원센터 (Microbiome Core Research Support Center)

  • 작성자

    이승우 (POSTECH 생명과학과)
  • 작성일자

    2022-03-14
  • 조회수

    2581

마이크로바이옴 핵심연구지원센터

Microbiome Core Research Support Center

 

 


 

  

  ○ 저자명   : 이승우 교수 (센터장)

 ○ 저자소속 : 생명과학과, POSTECH

 ○ 연락처   : 054-279-2355

 ○ E-Mail   : sw_lee@postech.ac.kr

 ○ Webpage: https://mcore.postech.ac.kr/

 

Ⅰ. 설립배경

 

○ 마이크로바이옴 (Microbiome)은 숙주 생리 작용에 광범위한 영향을 미치며 면역, 암, 신경, 대사 질환 등 현대 사회에서 계속 증가하는 난치성 질환의 발병에 깊이 관여하고 있어, 마이크로바이옴과 숙주 간 상호 작용 및 이를 제어/조절하는 기법 발굴은 다양한 난치성 질환의 치료에 크게 기여할 것으로 기대된다. 마이크로바이옴의 질환 발병/진행과의 높은 관련성으로 인해 이를 이용하여 질환 치료제 개발이 주목받고 있으며, 스타트업 중심으로 분변 이식, 유용 미생물 활용과 같은 마이크로바이옴 기반 치료제 개발 노력이 진행 중이다. 마이크로바이옴 기반 질병 진단/의약품 글로벌 시장은 2024년 12조 원 규모 이상으로 고성장할 것으로 예측된다.

 

 ○ 마이크로바이옴 기초연구와 인체 유래 마이크로바이옴을 활용한 중개 연구에 있어 무균 (Germ-free, GF) 동물시설은 필수적이며, 무균 동물을 이용한 연구 수요가 지속적으로 증가하고 있는 추세이다. 반면에, 무균 동물시설 구축과 운영에 많은 비용과 경험이 요구되어 개인 연구자에 의한 시설 구축과 운영은 크게 제한적이다. 포항공대는 2015년에 국내 최초로, 국내 최대 규모의 무균 동물시설을 구축하여 마이크로바이옴 연구를 적극적으로 지원하고 있다. 이를 통해 국내외 마이크로바이옴 연구를 선도하고, 글로벌 경쟁력을 갖춘 마이크로바이옴 연구 분야의 산학연 전문연구인력 양성과 기초과학역량강화를 위하여 교육부 기초과학연구역량강화사업 지원으로 2021년에 설립되었다.

 

 


 

[그림1] 장내 마이크로바이옴 변화를 야기하는 요인들과 장내 마이크로바이옴과 질병들의 연관성 

* 출처: Nature reviews Gastroenterology & Hepatology, 2017

 

Ⅱ. 연구목표

 

1. 연구목표

 

 ○ 본 센터는 교육부 기초과학연구역량강화사업 (핵심연구지원센터 조성)으로부터 지원을 받아 마이크로바이옴 연구에 필수적인 시설인 무균 (Germ-free) 동물시설 활성화와 유세포분리/분석 (FACS) 장비를 집적시킨 센터를 구축하여 국내 산학연 기관을 지원하는 세계적인 수준의 마이크로바이옴 연구 기반으로 발전하는 것을 목표로 삼고 있다.

 

 ○ 핵심연구지원센터 (Core-Facility) 조성사업은 대학 R&D 역량을 향상시키고 효율적 연구 생태계를 조성하기 위한 사업으로, 단순한 장비운영과 데이터 산출이 아니라 면밀한 데이터 해석으로 연구 멘토링이 가능한 연구지원시설을 구축하여 공동 활용할 수 있도록 전환 및 조성하는 사업이다.

 

 


 

[그림 2] 마이크로바이옴 핵심연구지원센터의 연구목표

 

2. 연구내용

 

 ​마이크로바이옴 핵심연구지원센터 구축

 

■ 마이크로바이옴 연구 장비 집적시설 구축

- 독립된 동물시설 내 위치한 무균 동물시설의 특성상, 다른 분석 장비들의 활용과 지원과는 별개로, 무균 동물시설 활용에 적합한 이원화 체계를 구축하고, 무균 동물시설을 기반으로 유세포 분리·분석 장비들을 집적화하여 지원하고 있다.

 

■ 무균 동물시설 공동 활용 및 마이크로바이옴 연구지원

- 마이크로바이옴에 의한 조절이 알려진 다양한 생명과학 분야의 연구자 참여와 장비의 공동 활용을 통해 마이크로바이옴 융합연구를 지향하고 있으며, 구축된 시설과 장비를 기반으로 전담 운영인력의 무균 동물 연구 경험과 노하우를 바탕으로 연구를 보다 쉽게 수행할 수 있도록 지원하여 연구의 활성화를 도모하고자 한다. 

 

 


 

[그림3] 무균 (Germ-free) 동물시설 장비

* 출처: 포항공대 생명공학연구센터

 

 센터의 특성화 기반 기술을 활용한 산학연 공동연구 수행

 

■ 산학 협력체계

- 핵심연구지원센터를 통해 대학의 우수한 연구시설·장비와 무균 실험동물을 활용한 산학 협력체계를 조성하여 국내 마이크로바이옴 관련 스타트업·중소기업과 산학 공동연구와 공동협력사업을 적극적으로 추진할 계획이다.

 

■ 학회, 학술 및 국내외 공동연구 진행

- 마이크로바이옴은 바이오산업 중 미개척 분야로 관련 연구 분야의 학회 또는 학술단체를 통해 보유하고 있는 연구역량을 홍보하고, 공동연구를 촉진하여 국가 마이크로바이옴 연구 활성화에 기여하고자 한다.

- 대학과 외부 기관과 신경, 대사, 미생물, 줄기세포, 오가노이드, 구조기반 마이크로바이옴 타겟 신약개발 등 다양한 생명과학 분야의 마이크로바이옴 융합연구를 지향한다. 

 

■ 지역과 협력사업 추진

- 경상북도와 포항시의 운영 지원으로 지역의 마이크로바이옴 전문기업이 주로 사용하는 무균 실험동물을 저렴하게 공급함으로 지역의 기업을 지원하고 있으며 더 나아가, 국내 마이크로바이옴 기업을 지역에 유치할 수 있는 기반을 다질 계획이다.

- 지역의 가속기 기반 신약개발, 인공장기 제작/생산, 그린백신 실증 등 바이오산업과 연계하여 협업체계를 구축하여 특화연구소로 자리매김하고자 한다.

 

 

 

 

Ⅲ. 기대효과 및 전망


◌ 휴먼 마이크로바이옴에 대한 이해의 깊이와 폭이 넓어지면서 치료제, 화장품, 진단 등 다양한 분야의 산업으로 발전하고 있다. 국내에서는 아직 본격적인 마이크로바이옴 시장이 만들어지지 않았지만, 면역항암제 등 신약 개발을 위해 국내 제약사와 바이오벤처들이 한창 연구를 진행하고 있다. 향후 비만, 암, 당뇨 등 다양한 질환의 치료제 개발로 시장이 확대될 것으로 전망된다.


◌ 마이크로바이옴 핵심연구지원센터를 통해 연구자원(무균동물)의 공유와 무균 동물생산 기술과 시설/장비 활용 기술을 국내 수요기업과 연구기관에게 보급하여 연구의 저변을 확대하고, 대학과 기업의 연구 활성화와 우수 인재양성이 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 향후 핵심연구지원센터의 연구역량을 기반으로, 마이크로바이옴 면역 제어 및 대사 조절 등의 포스트 마이크로바이옴(post-microbiome) 연구를 선도하는 연구센터로 발전할 계획이다.

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