• Korean Chemical Engineering Research
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• 제62권3호
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• pp.201-213
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• 2024

세포는 40억년전에 처음 탄생하였으며, 오랜 기간동안 진화하며 발전해온 우수한 시스템이다. 상향식 합성생물학(bottom-up synthetic biology)은 40억년전으로 돌아가 세포를 기초부터 다시 설계하는 접근법으로 "인공세포(artificial cell)"를 개발하는 연구분야이다. 이렇게 개발된 인공세포는 비록 완벽한 세포는 아니지만 세포의 중요한 특징들을 보유한 인공적인 세포 유사(cell mimicry) 시스템이다. 인공세포를 설계함으로써 이 분야의 연구자들은 기존의 세포생물학과는 다른 접근법으로 세포의 체계와 근원을 탐구하고, 나아가서 살아있는 세포의 이용을 대체하고자 하는 목표를 가진다. 본 총설에서는 최근 활발히 연구되고 있는 캡슐 및 생물촉매 기반의 인공세포에 대한 개념 및 이 분야의 최신 연구들을 소개하고자 한다.

• 융합정보논문지
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• 제10권6호
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• pp.164-176
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• 2020

인체 적응 면역 반응을 일으키는데 중요한 항원 특이적 T 세포를 활용한 면역 세포 치료에서 T 세포를 체외에서 배양하고 클론 확장시키는 과정은 매우 섬세하고 복잡하여 조절하기가 쉽지 않아 T 세포의 활성화와 클론 확장을 유도하면서도 조절 및 취급이 용이한 인공 항원제시세포 개발의 필요성이 대두되고 있다. 인공 항원제시세포는 인체의 항원제시세포의 세포 표면 분자와 작용을 모방하게 되는데, 기본적인 신호 분자인 MHC-항원 복합체, 공동 자극 분자, 그리고 용해성 면역 조절 분자를 필수적으로 발현하여야 한다. 또한 T 세포가 항원과 접촉할 때, 이들 분자들이 잘 조직화되어 작용하는 것이 효과적인 T 세포 활성화에 중요하다. 본 논문에서는 여러 인공 항원제시세포 제작 방법과 세포 표면 분자들의 결합 방법과 물리적인 특성이 T 세포와의 상호작용에 중요함을 고찰하였으며, 효과적인 T 세포 활성화를 유도하며 면역세포치료에 적용 가능한 인공항원제세세포의 제작 방법을 살펴보았다.

• Journal of Chest Surgery
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• 제41권2호
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• pp.160-169
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• 2008

배경: 혈관질환의 수술에 사용되는 인공 도관의 막힘과 문합부위의 좁아짐 등을 개선하기 위한 방법으로 조직공학적인 방법과 자가 세포를 이용한 인공혈관의 제작이 대안으로 대두되고 있다. 저자들은, 생흡수성이 있는 고분자 폴리머 지지체와 자가 골수세포를 이용한 인공혈관으로 생체실험을 시행하였다. 대상 및 방법: 생분해성 고분자 재료인 poly (lactide-co-${\varepsilon}$-caprolactone) (PLCL)과 poly(glycolic acid) (PGA) fiber로 혈관용 지지체를 제작한 후, 피실험 동물의 골수를 채취하여 혈관 내피 세포와 평활근 세포로 분열시켜 배양한 후 혈관 지지체위에 이식하였다. 만들어진 인공 혈관을 잡견의 복부대동맥에 이식한 후 3주 후에 혈관 조영술을 시행하고, 안락사 후에 혈관을 제거하여 조직학적 검사를 시행하였다. 결과: 6마리의 잡견 중 2마리에서 수술 후 10일에 혈관 지지체의 균열에 의한 대량 출혈로 사망하였다. 나머지 4마리의 잡견은 수술 후 3주까지 생존하였으며, 혈관 조영술상 혈관의 막힘이나 좁아짐은 발견되지 않았다. 인공 혈관의 내면은 작은 혈전들이 붙어 있었으며, 조직학 검사에서 정상 혈관과 유사한 3층의 구조를 나타내었다. 또한 면역화학 검사에서 혈관 내피세포와 혈관 평활근 세포가 재생된 것을 확인하였다. 결론: 고분자 폴리머와 자가 골수세포를 이용한 인공혈관은 생체 내에서 정상혈관과 유사한 모양으로 재생이 가능함을 보여주었다. 그러나, 동맥압력에 견디기 위해 혈관 지지체의 물성에 대한 개량과 충분한 양의 혈관 세포를 얻기 위한 연구가 더 필요할 것으로 생각된다.

• 생명과학회지
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• 제4권4호
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• pp.146-164
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• 1994

당쇄구조는 유전자에 따라 엄밀하게 규정되어 있지 않기 때문에 다양성과 유연성을 갖는 당쇄 구조는 생체기능의 안정성과 항상성을 실현하기 위해 불가피한 요소라고 생각된다 .앞으로 당쇄기능을 해명하기 위해서는 세포간, 세포내외간, 세포내의 생체정보전달기구 등에 관여하고 있는 당쇄를 떼어내어 해석하는 연구를 추진할 필요가 있다. 또 생체에 있어서 당쇄에 관한 연구로부터 얻어진 지식과 기술을 근거로 하여 인공적으로 당쇄를 설계하고 구축하여, 그것들을 단백질이나 지질에 삽입시켜 당쇄의 기능을 밝히고, 아울러 인공의 당쇄를 이용한 새로운 생체기능의 제어기술에 관한 연구도 추진해야 할 것이다.

• 기계저널
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• 제55권11호
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• pp.46-52
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• 2015

인공장기 등 다양한 세포관련 연구를 수행할 때 요구되는 세포공배양에서 세포를 2D/3D 패터닝하는 기술은 장기를 모사하기 위한 필수적인 공정 중의 하나로 간주된다. 그러므로 이 글에서는 가장 간단하게 세포 및 표면을 이용하여 세포를 패턴화하고, 공배양할 수 있는 방법들에 대하여 설명하고자 한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권8호
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• pp.875-880
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• 2014

최근에, 3 차원 인공지지체와 나노섬유는 골 조직 재생을 위해 개발되고 있다. 본 연구에서는, 나노-마이크로 정밀 분사 시스템을 이용하여 하이브리드 인공지지체를 제작하였다. 하이브리드 인공지지체는 마이크로 인공지지체와 나노섬유가 결합하여 제작되었으며, 마이크로 인공지지체와 나노섬유를 얻기 위해 자유 형상 제작 기술과 전기방사 기법이 사용되었다. 마이크로 인공지지체는 정밀한 공극을 고려하여 CAD/CAM 데이터 따라 자유 형상 제작 기술에 의해 제작되었으며, 제작 공정은 $100^{\circ}C$의 온도, 평균 650 kPa의 압력, 그리고 250 mm/sec의 Z 축 이송속도가 적용되었다. 그리고 전기방사법을 통하여 나노섬유를 제작함에 있어서 본 시스템에 적용한 공정 조건은, 5 kV의 전압, 0.1 ml/min의 유량, 그리고 1 mm의 노즐 팁과 콜렉터와의 거리로 설정하였다. 제작된 하이브리드 인공지지체는 MG-63 세포를 이용하여 세포 증식 실험을 진행하였다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2004년도 가을 학술발표논문집 Vol.31 No.2 (2)
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• pp.295-297
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• 2004

생체 내의 모든 기능은 유전자 발현에 의해 결정된다. 유전자 발현은 않은 인자들에 의해 조절되며, 이러한 조절 과정에 따라 유전자 발현량이 결정되는 것이다. 세포 주기 역시 유전자 발현과 밀접한 연관성을 가지고 있다. 본 논문에서는 효모에서 세포 주기의 각 단계와 관련된 유전자들의 분석을 통해서 세포주기를 조절하는데 있어서 중요한 역할을 수행하는 전사 조절 모티프들이 무엇인지를 찾아보았다. 주요 모티프의 추출은 인공신경망 모델을 학습하고. 입출력 에러 분석을 통하여 이루어진다. 그 결과 MCB 등 기존의 실험 결과를 통하여 세포주기에 관련이 있다고 알려진 모티프들이 높은 점수를 보인다는 것을 알 수 있었고. 그 외에 세포주기의 각 단계에서 유전자 발현에 중요한 역할을 수행할 것으로 예상되는 다른 모티프들도 예측해볼 수 있었다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2020년도 추계학술발표대회
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• pp.663-664
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• 2020

차세대 염기서열 분석 기술은 성능과 비용 면에서 매우 향상되어 한 개체 내 여러 세포의 유전자 분석이 가능한 수준이다. 한 개체 내 여러 조직 세포의 유전자는 모두 동일하지 않기 때문에 여러 조직 세포의 Lineage 를 계층적으로 표현하고 이를 조직 세포 간 변이 정도를 파악하는 데 활용한다면 암 돌연변이 발생 등을 미리 예측할 수 있다. 본 논문은 한 개체 내 여러 조직 간 변이를 관찰하기 위해 변이 검출 데이터를 계층적 군집 방법을 이용해 분석하고 이를 시각화 하는 방법을 제안한다. 실제의 8 개 조직 세포의 유전자를 분석하고 변이를 검출하여 Dendrogram 그래프로 시각화 하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권4호
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• pp.371-377
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• 2014

조직 공학에 있어 인공지지체는 손상된 조직 및 기관의 기능을 재생하기 위한 거푸집으로 제공되며 3 차원 구조물이다. 인공지지체의 재료 중에서 폴리카프로락톤(Polycaprolactone, PCL)과 삼인산칼슘(${\beta}$-tricalcium phosphate, ${\beta}$-TCP)은 생분해성과 생체적합성을 가지고 있다. 본 연구에서는 다축 인공지지체 제작 시스템을 이용하여 3 차원 PCL, blended PCL(60 wt %)/${\beta}$-TCP(40 wt %), 그리고 ${\beta}$-TCP 인공지지체를 제작하였다. 제작된 인공지지체는 주사전자현미경 분석을 통해 $600{\pm}20{\mu}m$의 공극 크기로 잘 제작되었다. 기계적 특성 평가를 통해 3 차원 PCL, blended PCL(60 wt %)/${\beta}$-TCP(40 wt %), 그리고 ${\beta}$-TCP 인공지지체의 효과는 분석되었다. 게다가 Saos-2 세포를 이용한 in vitro 연구를 수행하여 세포 증착 및 증식과 같은 세포 거동에 의한 3 차원 인공지지체의 효과를 확인하였다. 요컨대 3D blended PCL(60 wt %)/${\beta}$-TCP(40 wt %) 인공지지체가 압축 강도와 생체적합성 그리고 골전도성에 있어서 인체의 해면골에 더욱 적합하였다. 따라서 3D 인공지지체의 제작에 있어 PCL과 ${\beta}$-TCP를 혼합하는 것은 효과적인 골 재생을 위해 촉망되는 전략이 될 것이다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2005년도 춘계종합학술대회
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• pp.811-815
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• 2005

최근 선진 각국에서는 시각장애인을 위한 인공 망막 모델구현을 위한 연구가 매우 활발히 진행 중이다. 인공 망막의 여러 기법중 시각피질자극에 의한 방법은 망막손상과 시신경 손상 환자에게 적용할 수 있도록 시피질을 자극한다. 그러나 이 방법은 시각자극전달의 중간단계를 생략하고 직접 뇌세포를 자극하는 것이다. 따라서 본 논문에서는 시각피질자극방법에 기반하여 인간시각처리와 유사하게 영상의 압축방법을 부과함으로써 세포의 특성을 고려한 모델을 나타낸다. 실험 데이터로는 자동차 번호판 숫자들이며, 인식기는 SOM을 사용하였다. 실험결과, 제안된 인식모델과 일반적 인식모델과의 차이가 없음을 알 수 있었다.