『4단계 BK21사업』미래인재 양성사업(과학기술 분야) 교육연구단 자체평가보고서

자체평가대상기간 : 2023.9.1.-2024.8.31.(12개월)

<자체평가 보고서 요약문>

교육연구단의 비전과 목표 달성정도

본 교육연구단은 더 나은 인간의 삶을 위한 혁신적인 바이오융합 지식과 기술의 창조이며, 교육/연구/기술사업화/국제화 혁신을 통해 바이오공학 글로벌 인재 양성을 목표로 생명과학/의과학과 공학의 융합을 통해 전세계 바이오공학 분야에서 기술혁신과 관련 산업을 주도할 수 있는 글로벌 바이오공학 리더 양성하는 비전을 갖고, 세계 저명 대학들을 대상으로 벤치마킹한 결과를 토대로 교육, 연구, 기술사업화, 국제화 부문에서 지난 1년간 다음과 같은 성과를 창출하였다.

교육역량 영역 성과

바이오정보 시스템, 바이오전자 시스템, 바이오나노/마이크로시스템 분야를 중심으로 교과목을 분류하하고, 각 분야 교과목의 교차이수 체계를 통한 유기적 학제간 교육과정 운영하였으며, 학계와 산업계의 수요에 대응한 실질적인 교육 프로그램이 운영될 수 있도록 하기 위하여, 특강/세미나 등을 병행하여 개설함.

참여대학원생과 신진연구인력이 주도한 연구결과들은 분야 최고수준의 국제학술지에 게재하였으며, 국내외 학술대회에서 우수논문발표상을 다수 수상함.

총 28의 박사졸업생 중 26명이 국내외 유수 기업/연구소에 취업하였고, 총 32명 의 석사졸업생 중 21명이 학위과정 진학 및 7명 취업으로 총 취업률 84.6%을 달성함.

연구역량 영역 성과

본 교육연구단은 바이오융합연구를 통하여 바이오정보기술, 나노바이오기술, 의료영상 기술, 생체재료 기술 등에서 세계 최고수준의 연구성과물을 창출하였음.

기초연구실지원사업을 비롯한 중대형 연구과제를 수주하여 첨단바이오 분야에서 선도적인 연구를 수행하고 있음.

바이오융합기술의 실용화 및 상용화를 목표로 특허 및 기술이전 실적을 달성함.

달성 성과 요약

유기적 학제간 교육과정 운영을 위한 교과목 개설 (p.11)

- 대학원 (13과목), 공통상호인정 (13과목)

다양한 교육 프로그램 운영 (p.12-18)

- 산학 연계 교육프로그램 신입생 선발 (2024 봄학기 박사 1명)

- 대학원생이 중심이 되는 바이오-의료 융합 세미나 (학기마다 개설)

- 국내외 연구자 초청 학과 정기세미나 및 특별 세미나 (28회)

- 국제 공동워크샵 (2회)

우수 대학원생 확보을 위한 노력 (p.20-21)

- 우수 학부생 유치 프로그램 운영 (3개)

- 대학원 소개프로그램 운영 (5회)

- 새로운 학과소개 동영상 제작

- 명랑운동회 등 다양한 학생활동 지원 (5회)

참여대학원생 취업 실적 (p.22-24)

- 석사졸업생 32명 중 65.6% 진학, 21.9% 취업

- 박사졸업생 28명 중 92.85% 취업

- 진로개발 및 취업 노하우 공유를 위한 졸업 동문 초청 워크숍 연례 개최

참여대학원생 우수 연구실적 (p.25-48)

- 저명학술지 논문게재 우수실적 (32건) 중 주저자 24건

- 국내외 유수 학술대회 발표 우수실적 (35건) 중 국제학회 수상 3건, 국내개최 국제학회 4건, 국내학회 8건

신진연구인력 (p.54-55)

- 현황: 2023년도 4명(타교 50%), 2024년도 상반기 6명(33%) 지원, 하반기 추가 2명(타교50%) 지원 예정.

- 실적: 우수 논문게재 (4건), 국제학회발표 (1건), 과제수행 (1건)

참여교수 교육역랑 (p.56-57)

- 신규교과목 개설 (5건), 교재개발(book chapter) (1건), KMOOC (1건)

참여교수 1인당 연구비수주 실적: (약 6.15억) (p.64)

참여교수 연구업적물 (p.65-80)

- 대표논문 총 (17건) 중 게재저널의 Q1비율 94%

- 특허 및 기술이전 실적 총 (13건)

참여교수 연구역량 향상 실적 (p.81-82)

- 대형센터 운영(1건), 5억이상 집단연구수행 (6건), 신임교원 유치 (1건), 병원공동 임상연구 논문발표 (13건)

참여교수 산업·사업에 대한 기여실적 (p.83)

- 학문의 개방화/대중화, 미래/글로벌 대응, 정책기여, 기업현안 해결 분야에서 기여함 (6건)

참여교수 국제화활동 실적 (p.84-87)

- 초청강연 기조연설 (12건), 좌장·위원회 활동 (22건), 학술지 관련 활동 (23건)

참여교수의 국제 공동연구 및 교류 실적 (p.88-91)

- 국제공동 학술대회발표, 방문연구, 논문발표, 과제수행 등 (13건)

- 미국 현지의 신생 연구 트랜드에 대한 교류 및 젊은 연구자들과의 네트워크 구성을 위한 현지 워크숍 및 간담회 개최

미흡한 부분 / 문제점 제시

우수 신진연구 인력에 대한 지속적인 지원 및 유치 노력이 더 필요함

우수 대학원생 유치를 위한 국내외 홍보 노력이 더 필요함

교육연구단의 국제적 위상을 높이기 위한 국제 홍보 활동 필요

차년도 추진계획

우수 신임교원 및 포스닥 인력을 유치를 통한 미래 전략 분야 선점

산업체-학교-연구소-병원과의 네트워킹을 국내외적으로 강화할 수 있는 Inspiration 강연 및 심포지움 시리즈를 개최함

교육연구단의 구성, 비전 및 목표

1. 교육연구단장의 교육·연구·행정 역량

■ 연구 역량(논문/특허 실적 및 기술사업화)

살아있는 신경세포를 이용한 신경세포칩 (Neuron-on-a-Chip) 플랫폼을 바탕으로 신경인터페이스 (Neural interface) 기술을 연구하여, 세계적인 연구업적을 성취하였다. 신경세포의 성장과 전기적 활성을 제어하는 기능성인터페이스가 연구의 핵심이며, 나노기술과 융합한 신경인터페이스 분야의 새로운 연구 영역 개척하였다.

최근 10년 간 ‘나노기술을 이용한 광열 신경 자극 기술’이라는 독창적인 분야를 개척하여, 기존 광기반 신경세포 자극기술의 단점을 극복하는 실용적인 기술을 연구하여 국제저명학술지에 논문을 연속으로 게재 (ACS Nano 2014, 2016, 2018, 2019, Biomaterials 2018, Nature Communications 2020)하였다.

광열신경자극기술의 연구업적을 인정받아,‘2025, 대한민국을 이끌 100대 기술과 주역, 뇌과학응용기술 분야’ (2017, 한국공학한림원)에 선정되고, 루트로닉 의공학상 (최우수논문상) (2018, 대한의용생체공학회)을 수상하였고, 신경세포칩 기술에 대한 업적으로 한국연구재단 우수논문상 (2014, 대한의용생체공학회/한국연구재단), 신인학술상(2013, 한국바이오칩학회), 솔거의공학상(젊은 의공학자상) (2011, 대한의용생체공학회), KAIST 공동연구상 (2011)을 수상하였다.

국제 저명학술지 부편집장 역임: IEEE Trans. Biomedical Engineering Associate Editor 역임 (2011/2012, 2018). (사)한국뇌신경과학회에서 발간하는 Experimental Neurobiology (SCIE) Section Editor 로 현재 신경과학 응용기술 관련 논문 심사/게재를 총괄하고 있다.

신경세포칩 플랫폼 국산화 목표로 신경세포칩 플랫폼에 대한 특허 12건 등록하였으며, 광열신경자극 신기술 원천 특허 발굴하여 ‘광열 신경자극 기술’에 대한 원천 특허를 비롯한 관련 특허 4건 등록하였다. 또한, 인공혀 개발연구 산업체 과제 (삼성전자 미래기술육성센터)에 Co-PI 로 참여하여 차세대 고속병렬 신경세포칩 개발하였다. (특허 1건)

■ 교육 역량

탁월한 강의력을 바탕으로 Edu 3.0 강의 시스템과 정통 교수법을 융합하여 학부 2학년 전공선택 과목과 대학원 전공과목을 현 직급기간 동안 지속적으로 개선하여, 학과 우수강의상 4회, 교내 우수강의상 1회 수사하였다.

대학원생 배출실적: 학과 특성상 바이오융합형 인재로 성장하고 교육하기 위해 1인 2 지도교수 제도 적극 활용하여 대학 교수, 해외 저명대학 포스닥, 삼성전자, 삼성 SDS 등 대기업 산업현장 헬스케어/의료기술 R&D 연구/사업부로 졸업생을 배출함. 연수연수원을 지도하여 학계 교수인력을 배출. (DGIST 조교수)

■ 행정 역량

교내 인권윤리센터장(처장급, 2019~20) 보직을 맡아, 교내 각종 성폭력/성희롱 사건, 인권침해 사건, 직장내 괴롭힘 사건 등을 전담하는 부서장으로서, 학교 규정에 따라 해당 사건들을 심의하고 처리하는 막중함 임무를 수행하였으며, 학과 학사주임(2014~2017)을 맡아, 학사 업무 (교과과정, 졸업이수요건, 학생 단체생활지도, 대학원 지도학생 배정, 박사자격시험) 총괄하였다.

국내 의공학 및 뇌공학 분야의 핵심 학술단체에서 주요 임원으로 활동. (사)대한의용생체공학회 학술이사(2010~11), 국제협력이사(2016~18), 기획이사(2019~2023)와 (사)한국바이오칩학회 학술/교육위원장(2016), 헬스케어분과위원장(2018) 등을 맡아, 국내 바이오공학과 의공학 발전에 기여 하였으며, 국제 학술대회 조직위원으로 활약하였다. (MicroTAS 2015, IEEE EMBC 2017)

교내 과학영재교육연구원에서 국내 초중고등학생을 대상으로 개최하는 다양한 캠프에 전문가로 초청되어 15회 강연을 하면서, 과학기술의 대중화에 기여 하고 있다.

2. 대학원 학과(부) 소속 전체 교수 및 참여연구진

<표 1-1> 교육연구단 대학원 학과(부) 전임 교수 현황

2020년 2학기: 전체교수 27 참여교수 24 (88.88%)

2021년 1학기: 전체교수 26 참여교수 23 (88.46%)

2021년 2학기: 전체교수 24 참여교수 22 (91.67%)

2022년 1학기: 전체교수 25 참여교수 22 (88%)

2022년 2학기: 전체교수 23 참여교수 22 (95.65%)

2023년 1학기: 전체교수 25 참여교수 22 (88%)

2023년 2학기: 전체교수 25 참여교수 22 (88%)

2024년 1학기: 전체교수 26 참여교수 25 (96.15%)

<표 1-2> 교육연구단 대학원 학과(부) 소속 전임 교수 변동 내역

1. 2020년 2학기. 전입. 신규임용(2020.09.01.)

2. 2020년 2학기. 전입. 신규임용(2020.12.01.)

3. 2020년 2학기. 전출. 사직(2021.02.28.)

4. 2021년 2학기. 전출. 교내 타 학과(부)로 소속변경(2022.01.03.)

5. 2022년 1학기. 전출. 사직(2022.06.)

6. 2022년 1학기. 전입. 신규임용(2022.07.01.)

7. 2022년 1학기. 전출. 정년(2022.08.31.)

8. 2022년 2학기. 전출. 교내 타 학과(부)로 소속변경(2022.09.01.)

9. 2022년 2학기. 전출. 교내 타 학과(부)로 소속변경(2022.11.20.)

10. 2022년 2학기. 전입. 신규임용(2022.12.31.)

11. 2022년 2학기. 전출. 사직(2023.02.28.)

12. 2023년 1학기. 전입. 신규임용(2023.03.15.)

13. 2023년 1학기. 전출. 교내 타 학과(부)로 소속변경(2023.04.01)

14. 2023년 1학기. 전입. 신규임용(2023.05.02.)

15. 2023년 1학기. 전입. 신규임용(2023.06.01.)

16. 2023년 1학기. 전입. 신규임용(2023.06.12.)

17. 2024년 1학기. 전입. 신규임용(2024.02.19.)

18. 2024년 1학기. 전출. 사직(2024.08.31.)

<표 1-3> 교육연구단 대학원 학과(부) 대학원생 현황

2020년 2학기. 석사: 전체 77 참여 73(참여율 94.8%)  박사: 전체 135 참여 88(참여율 65.18%)  석박통합: 전체 11 참여 10(참여율 90.9%) 계: 전체 223 참여 171(참여율 76.68%)

2021년 1학기. 석사: 전체 73 참여 70(참여율 95.89%)  박사: 전체 141 참여 94(참여율 66.66%)  석박통합: 전체 14 참여 11(참여율 78.57%) 계: 전체 228 참여 175(참여율 76.75%)

2021년 2학기. 석사: 전체 78 참여 70(참여율 89.74%)  박사: 전체 147 참여 100(참여율 68.03%)  석박통합: 전체 16 참여 12(참여율 75%) 계: 전체 241 참여 182(참여율 75.52%)

2022년 1학기. 석사: 전체 71 참여 61(참여율 85.92%)  박사: 전체 147 참여 88(참여율 59.86%)  석박통합: 전체 18 참여 14(참여율 77.78%) 계: 전체 236 참여 163(참여율 69.07%)

2022년 2학기. 석사: 전체 68 참여 58(참여율 85.29%)  박사: 전체 143 참여 89(참여율 62.24%)  석박통합: 전체 18 참여 10(참여율 55.56%) 계: 전체 229 참여 157(참여율 68.56%)

2023년 1학기. 석사: 전체 73 참여 61(참여율 83.56%)  박사: 전체 144 참여 82(참여율 56.94%)  석박통합: 전체 17 참여 11(참여율 64.71%) 계: 전체 234 참여 154(참여율 65.81%)

2023년 2학기. 석사: 전체 79 참여 73(참여율 92.41%)  박사: 전체 139 참여 82(참여율 58.99%)  석박통합: 전체 18 참여 10(참여율 55.56%) 계: 전체 236 참여 165(참여율 69.92%)

2024년 1학기. 석사: 전체 85 참여 81(참여율 95.29%)  박사: 전체 128 참여 81(참여율 63.28%)  석박통합: 전체 16 참여 13(참여율 81.25%) 계: 전체 229 참여 175(참여율 76.42%)

*2023년 사업단장 변경하여 재선정 신청하여 계속사업단이 되었다.

* 지난 2022학년도에는 교내 타학과로의 소속변경, 정년, 사직 등 참여교수 변경에 따라 참여대학원생수가 일시 감소하였으나, 지속적인 신임 교원 임용 및 사업 참여로 참여대학원생수는 2020년 사업초기와 비슷하게 회복하였고, 참여교수 대 참여학생 비율은 7명 수준으로 유지하였다

3. 교육연구단의 비전 및 목표 달성정도

본 교육연구단은 더 나은 인간의 삶을 위한 혁신적인 바이오융합 지식과 기술의 창조이며, 교육/연구/기술사업화/국제화 혁신을 통해 바이오공학 글로벌 인재 양성을 목표로 하고 있다. 생명과학/의과학과 공학의 융합을 통해 전세계 바이오공학 분야에서 기술혁신과 관련 산업을 주도할 수 있는 글로벌 바이오공학 리더로서, 융합학문 추구를 통해 길러진 유연한 사고를 바탕으로 문제해결에 머물지 않고 중요한 문제를 새롭게 도출할 능력을 갖춘 “유연한 문제도출형 글로벌 바이오공학 인재”양성을 지향한다. 이를 위하여 인체 및 질환에 대한 이해와 공학기술의 접목을 통하여 기초과학과 공학기술의 연계성 및 응용성을 강조하는 학제적 교육과정을 개발하고 기초 학문의 토대 위에 다학제적 지식을 겸비한 바이오정보, 바이오나노/마이크로시스템, 바이오이미징, 뇌신경공학 분야의 국제적 역량을 갖춘 창의적 글로벌 인재를 추구한다.

교육 분야에서는 인체 및 질환에 대한 이해와 융복합기술 접목을 통하여 과학/의학 및 공학 기술 사이의 연계성 및 응용성을 강조하는 학제적 교육과정을 개발하고, 기초 학문의 토대 위에 다학제적 지식을 겸비한 바이오공학 인재를 키워내고자, 의학/생물/뇌과학, 바이오정보학/시스템생물학, 바이오전자 , 바이오나노/마이크로시스템 관련 과목들로 교과과정을 분류하여 학기별로 제공하였다. 또한, 바이오의료 분야의 학문과 기술의 급속한 발전 속도에 유연하게 적응하고 학계와 산업계의 수요에 대응한 실질적인 교육 프로그램이 운영될 수 있도록 하기 위하여, 매 학기 융합 특강과목들을 다수 개설하였고, 학계, 산업계, 연구소, 의학 분야에서 초빙한 연사들로 구성된 세미나 수업과 워크숍을 개최하였다. 그 결과, 참여대학원생들이 주도한 연구들이 해당 분야 세계 최고 학술지에 게재하는 성과를 얻었으며, 석사 및 박사과정 졸업생들은 대부분 관련 분야 및 산업계로 진출하였다.

국제화 측면에서는 해외석학 초청 세미나, 우수 외국인 학생 유치 등을 지속적으로 수행하였으며, 아시아 우수 대학교와 국제워크숍을 개최하여 우수한 해외 대학원생 유치와 교육협력 방안을 논의하였다. 또한, 미국, 영국, 일본 등 주요 국가들과 논문/학술대회 발표, 연구과제 수행, 방문 연구 등의 형태로 활발한 국제공동연구를 수행하였고, 국제학술대회 수상, 국제학술대회 기조/초청강연, 위원회 및 국제학술지 활동을 활발히 전개하여, 사업단의 국제화 전략에 부합하는 실적을 창출하였다.

연구 분야에서는 기반기술 융합연구 활성화, 미래유망분야 선정 및 집중육성, 중개연구 산업화 선도 연구인력 양성을 전략으로 혁신적인 바이오융합 연구인력 양성과 신산업 창출을 위한 기술사업화 장려를 목표로 융합연구를 통하여 연구비, 연구논문, 국제공동연구, 그리고 기술이전 등에서 다양한 연구결과물들을 창출하였다. 중대형 과제를 유치하는 노력의 일환으로 한국연구재단 기초연구실지원사업에서 2개의 신규사업이 선정되어 총 4개의 기초연구실이 사업단 내에 운영되고 있으며, 합성생물학 핵심기술개발 사업에 선정되어 첨단바이오 분야에서 선도적인 연구를 수행하고 있다. 참여교수와 대학원생의 대표 연구성과들은 해당 분야 최상위저널(JCR Q1)들이 큰 비중을 차지하여 우수한 연구수월성을 달성하였다.

산업 및 사회 기여도 측면에서는 인공지능 기반 신약개발, 헬스케어 무선전송기술, 의료영상복원기술 등 다양한 연구활동을 통하여 인력 재교육, 학문의 개방화/대중화, 미래 글로벌 대응, 정책 기여, 기업현안 해결 등에 기여할 수 있도록 지속적으로 노력하였다.

교육역량 영역

□ 교육역량 대표 우수성과

본 연구단은 다학제적, 심층 융합 연구의 최고 수준 인재 양성을 위한 교육을 진행해 오고 있다. 그 결과로 다양한 분야에서 기존 연구 패러다임을 재정의하는 우수 연구성과가 많이 나오고 있다. 그 중 학술적 가치가 매우 높은 대표 성과를 요약하면 아래와 같다.

세계 최고수준의 우수 학술지 논문 게재

Muhammad Asaduddin (박사과정)은 비알코올성 지방간염을 모니터하기 위한 최초의 비침습적인 MRI 영상기법을 개발하였으며, 전우진 (박사과정)은 탄소나노튜브 시트라는 특별한 물질과 파이버 공정을 이용, 1년동안 초장기 작동하는 뇌신경탐침을 만든 창의적인 주제를 연구하였음. 이 학생들은 자신의 연구결과를 다학제 연구분야 세계 최고 수준의 학술지 Advanced Materials (IF2023=27.4, JIF(%) 1.9, Q1) 에 제 1저자로 게재하였음. 정민철(박사과정)은 새로운 폐질환 치료용 약물전달기술로 ACS Nano (IF2023=15.8, JIF(%) 6.0, Q1)에 게재함. 문지원(박사과정)은 암종양 미세환경에 연구로 Experimental and Molecular Medicine (IF2023=9.5, JIF(%) 6.6, Q1)에 게재하였음.

국내외 학술대회 수상 실적

Lab-on-a-Chip 분야 해외 최고수준의 학술대회인 µTAS 2023에서 김수지(박사과정)은 하이브리드 바이오프린팅 기술에 대한 새로운 기술개발을 발표하여 Springer Nature Best Oral Award First Place를 수상하였고, 이기현 학생은 혈관종양조직 바이오프린팅 기술을 발표하여 Biomicrofluidics Best Paper Award를 수상하였다. 차영길(박사과정)은 광학분야 국제학술대회 OMN 2024에서 MEMS 기술을 이용한 마이크로 프리즘어레이 기반의 이미징시스템에 대한 연구결과를 발표하고 Best Paper Award를 수상하였음. 또한, 12명의 대학원생들이 국내에서 개최된 국제/국내 유관학술대회에서도 12건의 우수논문발표상을 수상하였음.

우수 신진연구인력 확보

12명의 박사급 신연연구인력(박사후연구원)을 영입하여, 우수인재양성을 위한 기틀을 마련하였으며, 4편의 논문 주저자/공저자 논문 게재, 국제 학술대회 발표, 그리고 한국연구재단 개인과제 수주 등의 성과를 이루었다.

대학원 수준의 바이오인포매틱스 방법론 교재 집필 참여

본 사업단 이영석 교수는 Springer에서 발행하는 Methods in Molecular Biology 시리즈 중 Deadenylation (Methods and Protocols)의 집필에 참여하여 생체 외로 탈아데닐화 실험을 정량적으로 분석하기 위한 수학적 접근법에 대한 방법론과 컴퓨터 프로그램 구현방법을 공개하였다.

대학원 융합특강과목 4개 신설 (의료영상, 인지신경과학, 생물물리 분야)

새롭게 변화하는 바이오공학 분야의 연구주제를 교육시키기 위하여, 3개 분야에 대한 특강과목을 매 학기 신설하여 대학원생 교육에 활용함. 의료영상 분야에서는 의생명광학원리, 계산의생명과학, 기계학습기반 의료영상분석에 대한 과목을 개설하였고, 생물물리 분야는 단일세포생물학, 인지신경과학에서는 뇌기능모델링 수업을 개설하였으며, 이 수업들은 이론수업과 실습을 병행하여 사업단 교육의 질적 향상을 도모하였다.

1. 교육과정 구성 및 운영

1.1 교육과정 구성 및 운영 현황과 계획

■ 교과과정 운영 실적

바이오공학 융합 분야를 선도할 창의적인 글로벌 리더를 양성하기 위한 교육과정 운영하였다.

바이오의료/공학 분야 다양한 전공의 교수진을 구성하여 2023(가을)-2024(봄)학년도 총 26과목의 교과목 개설, 운영하였다.

바이오정보 시스템 (Bio-information System), 바이오전자 시스템 (Bio-electronic system), 바이오나노/마이크로시스템 (Bio-nano/micro system) 분야를 중심으로 교과목을 분류하하고, 각 분야 교과목의 교차이수 체계를 통한 유기적 학제간 교육과정 운영하였다.본 교육연구단에서는 바이오정보학/시스템생물학 (Bioinformatics/Systems Biology), 바이오전자 (Bioelectronics), 바이오나노/마이크로시스템 (BioNano/MEMS) 분야를 3대축으로 하여 교과목을 분류하여 교육을 수행하였으며, 이와 더하여 뇌/신경공학 (Neural Engineering) 및 바이오이미징 (Biomedical Imaging) 관련 과목들을 추가 제공하였다.

교과목 번호에 상기 세가지 분야를 반영하여 아래와 같이 교과목 둘째 자리로 분류하며, 특히 석사과정은 2과목 이상, 박사과정은 3과목 이상 둘째 자리가 다른 교과목을 수강해야 한다.

52x, 62x, 72x : 생물학/생명공학 및 뇌신경과학/공학 관련

53x, 63x, 73x : 바이오정보학/시스템생물학 관련 과목들

55x, 65x, 75x : 바이오전자 관련 과목들

57x, 67x, 77x : 바이오나노/마이크로 시스템 관련 과목들

바이오 분야의 최신 동향에 대한 소개와 이에 대한 교과목 개발을 위하여 <BiS800 바이오및뇌공학 특강> 과목을 지속적으로 운영하여 다양한 연구 분야의 최신 동향을 소개하였다.

전임교수 대학원 강의 실적

2023.가을학기

장무석. BiS400. A . 바이오및뇌공학 특론 <principles of biomedical optics>(영어강의:Y) 6명

강형률. BiS400. B . 바이오및뇌공학 특론<modeling brain function>(영어강의:Y) 14명

박영균. BiS425. . 생명공학실험(영어강의:Y) 8명

박성준. BiS426. . 신경공학원리(영어강의:Y) 19명

정용. BiS428. . 임상신경과학개론(영어강의:Y) 23명

김동섭. BiS438. . 바이오정보학(영어강의:Y) 8명

정아인. BiS451. . 인지신경과학(영어강의:Y) 22명

박성홍. BiS452. . 바이오 의료영상(영어강의:Y) 12명

강태준 외. BiS502. . 생물분석기술(영어강의:Y) 24명

김동섭. BiS532. . 바이오 정보학실험(영어강의:Y) 11명

최명철. BiS575. . 나노바이오 물리학(영어강의:Y) 12명

손성민. BiS673. . 생물전자소자(영어강의:Y) 16명

정기훈. BiS771. . 나노바이오공학(영어강의:Y) 7명

김필남. BiS800. . 바이오및뇌공학 특강 <Cell and Tissue Engineering>(영어강의:Y) 14명

2024.봄학기

박성홍. BiS400. A . 바이오및뇌공학 특론 <machine learning for medical image analysis>(영어강의:Y) 12명

라집 슈베르트. BiS400. B . 바이오및뇌공학 특론<single cell biology>(영어강의:Y) 14명

강형률. BiS427. . 계산신경과학(영어강의:Y) 11명

이영석. BiS437. . 바이오데이터 공학(영어강의:Y) 17명

박지호. BiS470. . 바이오나노공학(영어강의:Y) 19명

박영균. BiS526. . 신경과학 실험기법 개론(영어강의:Y) 28명

최정균. BiS531. . 유전체 정보학(영어강의:Y) 46명

조광현. BiS534. . 시스템 생물학(영어강의:Y) 13명

박제균. BiS571. . 바이오 기전공학(영어강의:Y) 13명

남윤기. BiS752. . 신경공학(영어강의:Y) 8명

장무석. BiS800. A . 바이오및뇌공학 특강 <계산의생명광학>(영어강의:Y) 8명

박성준. BiS800. B . 바이오및뇌공학 특강 <Micro-nano Fabrication and Materials for Bio and Brain engineering>(영어강의:Y) 13명

국제화 및 산학연 연계 교육 운영 (KEPSI/EPSD)

- 산학연 연계 교육을 강화하기 위하여 교내에서 운영하는 산학프로그램(KEPSI, EPSD)에 본 사업단도 참여하여 석사과정과 박사과정 신입생을 선발하였음. (2024 봄학기: 박사 1명, 2024 가을학기: 석사 2명)

- KEPSI: 반도체 분야의 맞춤형 산학 교육모델로써 참여기업인 ㈜하이닉스반도체의 공동지도교수 및 인턴십 등을 통하여 실무 경험을 쌓을 수 있는 기회를 제공하며, 지속적인 산학 맞춤형 교육과정개발을 통하여 고도의 학제적 지식과 기술을 갖춘 21세기 세계 반도체 기술을 선도할 수 있는 고급인력 양성에 주력한다.

- EPSD: 최첨단 디스플레이 분야에서 세계를 선도하고 삼성디스플레이와 디스플레이 제 분야 및 유관 분야에 세계적 수준의 연구진과 교육 제도를 보유하고 있는 KAIST의 협력을 통해, 차세대 고급 디스플레이 인재를 양성하고자 설립하였다.

- 학위과정: 석사로 입학할 수 있으며, 해당 프로그램에 소속된 석사 졸업자 중 박사지원 희망 학생은 회사의 추천을 받아 박사과정으로 연계 가능하다.

- 수여학위: 학생은 각 학과에 소속되며, 학교 및 각 소속학과의 석사 및 박사학위 수요조건을 만족하면 소속학과의 석사 및 박사학위를 받는다.

- 인턴십(4주): 석사, 박사과정 재학 중 1회 (KEPSI-SK하이닉스, EPSD-삼성디스플레이)

- 학생구분: KAIST(반도체) 장학생, KAIST(EPSD) 장학생

- 등록금 전액지원, 매월 장학금 지원, KEPSI는 해외학회참가비 지원, 기타 의료상조회, 장학생 행사 지원, 학위수여 후 참여기업에 취업한다.

- 참여기업 취업 후 수혜기간의 2배 기간 의무 근무해야 한다.

■ 학사관리 운영 실적

강의 평가 운영 실적

- 개설된 모든 교과목을 대상으로 과목별 강의 평가 운영. 평가 결과와 종합 의견을 온라인상에서 즉시 열람할 수 있도록 하여 신속한 피드백이 이루어지도록 운영하였다.

- 중간 강의평가 4월, 10월 중순 실시. 최종 기말 강의평가 6월, 11월말 시행하였다.

- 강의 평가에 의한 교육의 질을 재고하였다.

우수 강의상 수상 실적 

- 2023년도 가을학기(정아인 교수)

- 2024년도 봄학기(박은영 교수)

강의평가 결과 (500단위 이상, 강의평점 만점 5.0기준)

- 2023 가을학기 개설교과목 6개,  평균강의평점 4.19 

- 2024 봄학기 개설교과목 7개, 평균강의평점 4.66 

 학사관리제도 및 수준의 우수성

- 체계적으로 확립된 입학전형, 지도교수 선정, 자격시험, 논문심사 위원회 구성, 학위수여 요건, 학석 및 석박 연계과정 등을 통하여 우수한 학생을 확보하고 배출하는 효율적인 시스템을 운영하고 있다.

- 연 2회 대학원 신입생 오리엔테이션 실시를 통해 체계적인 학사관리를 위한 과정별 안내하였다.

- 6월, 12월 중 석사과정 학생들의 학위논문심사를 실시하였다.

- 8월, 2월 중 박사과정 학생들을 대상으로 자격시험을 실시하였다.

- 5월, 11월 중 박사학위 졸업 대상 학생들의 논문심사를 실시하였다.

■ 교육과 연구 연계구조 구축

응용생명 분야의 혁신을 주도할 국내의 최초의 바이오및뇌공학과로서 대학원 커리큘럼을 세우고, 연구를 통해 발견된 사실을 새로운 교과목을 통해 학생들에게 최신 기술을 알릴 수 있도록 노력하였다.

바이오 공학 분야의 빠른 발달 속도를 기존의 교과목 형식만으로 전달함에 한계가 있을 수 있기에, 각 분야의 선도 연구자를 초청한 세미나 혹은 본 교육연구단 소속 교수의 지도하에 학생들 간의 세미나를 개최하여 최신 연구 기술을 교육으로 활용하고 있다. 석박사 과정 학생들이 중심이 되어 진행하는 BiS987 바이오융합 세미나 (Biofusion Seminar)를 통하여 다양한 분야의 연구를 수행하는 학생들 간의 교류 활성화. 봄학기, 가을학기 각각 개설하였다.

1.2 과학기술‧산업‧사회 문제 해결과 관련된 교육 프로그램 현황과 구성 및 운영 계획

■ 초청 세미나 및 국제워크샵 운영 실적

BIO와 IT 융합분야의 다양한 기술, 산업의 최신 경향들을 소개하여 여러 가지 사회문제 해결에 기여할 수 있는 교육 프로그램 운영하였다.

총 30회에 걸쳐 국내외 연구자, 기업가 등을 초청하여 학과 세미나, 국제 공동 워크샵및 특별세미나를 개최하였다.

다양한 교육의 국제화 활동 지원: 다학제 융복합 교육체계에 활발한 국제공동연구의 수행 및 적극적인 해외 우수학회 논문발표 지원을 통해 국제적인 역량을 높였다.

정기 및 특별세미나

정기세미나. 2023.08.30. 조광현 교수(KAIST 바이오및뇌공학과 ) 생명의 시간을 되돌릴 수 있을까?(Reverse control of irreversible biological phenomena)

특별세미나. 2023.09.11. 김덕호 교수(Dept. Biomedical Engineering Johns Hopkins University School of Medicine) Human Biology in Space: Organ-on-a-Chip Approach to Modeling Cardiac Dysfunction in Microgravity

정기세미나. 2023.09.13. 주재범 교수(중앙대학교 화학과 ) Toward Sensitive Point-of-Care Diagnosis of COVID-19 with Nanoplasmonic Sensing Platforms

정기세미나. 2023.10.04. 배현민 교수(KAIST 전기및전자공학부 ) Seeing through the Body

정기세미나. 2023.10.11. Hirohide Saito Professor(Center for iPS Cell Research & Application, Kyoto University) RNA/RNP Synthetic Biology for Cell Regulation

특별세미나. 2023.10.23. 남성민 박사(하버드 David Mooney 그룹) Multiscale Mechano-Medicine: from Mechanobiology to Tissue-Interfacing Stimulating Medical Devices

특별세미나. 2023.10.31. 허동은 교수(University of Pennsylvania) Microengineered biomimicry of human physiological systems for space research

정기세미나. 2023.11.01. 김희찬 교수(서울대학교 의과대학 의공학교실 ) Past, Present, and Future of the Biomedical Engineering : Exemplary Technological Convergence and Pioneer of Medical Device Startup

특별세미나. 2023.11.06. Peyman Golshani M.D., Ph.D., Professor(Neurology and Psychiatry, David Geffen School of Medicine, UCLA) Practice crystalize volatile working memory representations

정기세미나. 2023.11.08. 김수현 교수(국립암센터 신경과) Neuroimaging for differential diagnosis and understanding of CNS inflammatory diseases

특별세미나. 2023.11.10. 김정규 교수(University of Utah) Advances in Astrobiology and Space Health: Microfabricated Organic Analyzer for Biosignatures (MOAB) and Astronaut health monitoring

정기세미나. 2023.11.15. 정아인 교수(KAIST 바이오및뇌공학과 ) How do we learn better? :Neural mechanisms underlying sustained cognitive enhancement

정기세미나. 2023.11.22. 임용택 교수(성균관대학교 나노공학과) Immunotherapy Empowered by Dynamic Immune Modulation

특별세미나. 2023.11.22. 이하연 교수(University of Southern California) High Resolution and Low Cost HIV Resistance Testing

정기세미나. 2024.03.06. 정기훈 교수(KAIST 바이오및뇌공학과 ) Nanoplasmonic Molecular Detection for Rapid Point of Care Testing

정기세미나. 2024.03.13. 이재영 교수(GIST 신소재공학부 ) Electrically Conductive Hydrogels as New Functional Biomaterials

정기세미나. 2024.03.20. 김현구 교수(고려대학교 심장혈관흉부외과 ) Novel Fluorescent Images for Pulmonary Segmentectomy in Lung Cancer

정기세미나. 2024.03.27. 이인석 교수(연세대학교 생명공학과) Decoding Our Second Genome for Microbiome Medicine

정기세미나. 2024.04.03. 김기범 책임연구원(한국뇌연구원 뇌연구실용화센터 ) Construction and Utilization of Advanced Brain Research Platforms at the Brain Tech Center

정기세미나. 2024.04.24. 최영빈 교수(UNIST 바이오메디컬공학과 ) Electrocorticography Display for High Precision Intraoperative Brain Mapping

정기세미나. 2024.05.08. 김건하 교수(이화여자대학교 목동병원) Biomarkers and Digital Therapeutics for Patients with Cognitive Impairment

정기세미나. 2024.05.22. Andy Tay Kah Ping Professor(National University of Singapore ) A Cell Therapy Approach to Tissue Regeneration and Wound Healing

정기세미나. 2024.05.29. Viola Vogel Professor(Dept. Health Sciences and Technology, Institute of Translational Medicine, ETH Zurich ) Mechanoregulation of Cell Niches in Health and Disease

정기세미나. 2024.06.05. 신우정 교수(KAIST 바이오및뇌공학과 ) Employing Engineering Principles to Investigate Host-microbiome Crosstalk

뇌공학초청세미나. 2024.06.24. Azadeh Yazdan Professor(Dept of Bioengineering, Univ of Washington ) Engineering cortical plasticity in primate cortex

특별세미나. 2024.06.24. 김상태 박사(NGeneBioAl, CA, USA ) A New Era in Proteomics: Recent Advancements and Integration of AI

특별세미나. 2024.08.14. 김준수 교수(Dept. Mechanical Engineering, Northwestern University ) Fracture-resistant soft Materials by Network Topology Engineering

초청세미나. 2024.08.22. Manouk Abkarian  Dr.(Centre national de la recherche scientifique (CNRS)) Transport, mixing and rheology of blood suspensions in the microcirculation

2회 KAIST-Mahidol Univ Workshop, 2023.12.04.-12.05

(Session 1) KAIST. 10:30 ~ 12:00

Yoonkey Nam (Head, Prof., PhD). Neural engineering, Neural Microsystems and instrumentation, Neural Interfacing, Neuron-on-a-chip

Ki-Hun Jeong (Prof., PhD). Optical MEMS and Nanophotonics for Biomedical Imaging and Sensing

Kwang-Hyun Cho (Prof. PhD:). Systems Biology, Bio-Inspired Engineering, Network control

Jung Kyoon Choi (Assoc. Prof., PhD). Genomics, Systems Genetics, Machine Learning

Seongjun Park (Assoc. Prof., PhD). Bio/Neural Interface, Optogenetics, Nanomaterials for Brain Engineering, Neural Tissue Engineering

Young-Gyun Park (Asst. Prof., PhD). Neurotechnique, Brain network, Brain mapping, Memory, Dementia, Motor neuroscience

Woojung Shin (Asst. Prof, PhD). Host-microbiome interaction, Human organ-on-a-chip, Synthetic biology

(Session 1) Mahidol. 10:30 ~ 12:00

Thanapat Wanichanon (Dean, Assoc. Prof., Ph.D.). (Department of Mechanical Engineering) Dynamic and Control Engineering, Aeronautical and Aerospace Engineering

Warakorn Charoensuk (Chair, Asst. Prof., Ph.D.). Biosignal Processing, Postural Sway Analysis, and Robotics

Chamras Promptmas (Advisor to Dean, Asst. Prof., Ph.D.). Development of Micro-fluidic System, Micro-Total Analysis System and Biosensors for Medical Applications

Jackrit Suthakorn (Assoc. Prof., Ph.D.). Medical Robotics, Robot-Assisted Surgery, Surgical Navigation, Rehabilitation Robotics, Exoskeleton, Hospital Logistics Robots, Rescue Robots, Active Medical Devices

Norased Nasongkla (Assoc. Prof., Ph.D.). Nanomedicine, MRI/SPECT contrast agent, Multifunctional polymeric micelle, Nano-coating of medical devices, Regenerative medicine

Benchaporn Lertanantawong (Assoc. Prof., Ph.D.). Nanobiosensors in medicine, DNA self-assembly, Electrochemistry, Nanomaterials, Electrodeposition, and Electrocatalysis

(Session 2) KAIST. 13:30 ~ 15:00

Rajib Schubert (Asst. Prof., PhD). Epigenetics, Nanobiotechnology and Single cell biology

Je-Kyun Park (Prof., PhD). Nanobiotechnology, Integrative Bioengineering, Microfluidics, Lab-on-a-chip

Sungmin Son (Assoc. Prof., PhD). Molecular Diagnostics, CRISPR-Cas13, Super-resolution Imaging, Cell-Cell Communication, BioMEMS

Ain Chung (Asst. Prof. PhD). Learning and Memory, Cognitive behavior neuroscience, Neural circuit function changes, System neuroscience

Sung-Hong Park (Assoc. Prof. PhD). Anatomical, Physiological, Functional Magnetic Resonance Imaging (MRI)

Young-suk Lee (Asst. Prof., PhD). Bioinformatics, Functional genomics, Computational molecular biology

Myung Chul Choi (Assoc. Prof., PhD). Biophysics, Bionanostructures, Alzheimer’s Hallmark Proteins, Lipid Raft

Yong Jeong (Prof. MD/PhD). Neuroimage, Neurodegenerative disease, Cognitive function, Brain engineering, Biosignal, Smart Healthcare

(Session 2) Mahidol. 13:30 ~ 15:00

Songpol Ongwattanakul (Ph.D.). Cloud Computing in Healthcare Industry: Healthcare Information System Big Data in Healthcare

Panrasee Ritthipravat (Assoc. Prof., D.Eng.). Neural Network for Medical Diagnosis, Advanced Rehabilitation System

Pracha Yambangyang (Ph.D.). Nonlinear ultrasonic wave mixing for evaluation of material properties, Ultrasonic controlled drug delivery system, Medical devices and application

Pornpat Athamanolap (Ph.D.). Molecular Diagnostics, Microfluidics, Point-of-Care Diagnostics, Infectious Diseases, Epigenetics

Jetsada Arnin (Ph.D.). Neuro-Rehabilitation, Wireless Embedded Systems, Industrialization

Titipat Achakulvisut (Ph.D.). Applied Machine Learning, Natural Language Processing, Metascience

Shen Treratanakulchai (Ph.D.). Medical Robotics, Soft Robotics, Manipulators, and Mechatronics

(Session 3) KAIST. 15:30 ~ 17:00

Yul Kang (Asst. Prof., PhD). Computational cognitive neuroscience, comparison of artificial and natural intelligence and diagnostic applications

Bionanotechnology. Woojung Shin, Sungmin Son, Je-Kyun Park, Myung-Chul Choi 

Machine learning. Sung-Hong Park, Yul Kang, Young-suk Lee, Kwang-Hyun Cho

(Session 3) Mahidol. 15:30 ~ 17:00

Neurotechnology. Warakorn Charoensuk, Pracha Yambangyang, Jetsada Arnin

Bionanotechnology. Chamras Promptmas, Norased Nasongkla, Benchaporn Lertanantawong, Pornpat Athamanolap

Machine learning. Panrasee Ritthipravat, Titipat Achakulvisut 

4회 KAIST-SJTU Workshop, 2024.06.13.

(Group 1). Bioengineering 

Jian Ye (Prof., PhD). Biomedical applications of plasmonic nanostructures and surface-enhanced Raman spectroscopy

Feng Shen (Prof., PhD). SlipChip Microfluidic Systems for Biological Research and Clinical Diagnostics

Ki-hun Jeong (Prof., PhD). Optical MEMS and Nanophotonics for Biomedical Imaging and Sensing

Je-Kyun Park (Prof., PhD). Nanobiotechnology, Integrative Bioengineering, Microfluidics, Lab-on-a-chip

Sungmin Son (Assoc. Prof., PhD). Molecular Diagnostics, CRISPR-Cas13, Super-resolution Imaging, Cell-Cell Communication, BioMEMS

Woojung Shin (Asst. Prof., PhD). Host-microbiome interaction, Human organ-on-a-chip, Synthetic biology

Huishan Li (Asst. Prof., PhD). Synthetic Biology, Immunotherapy/digostics, Immuno-engineering, Vaccine/drug delivery system

(Group 2). Brain Engineering

Shanbao Tong (Prof., PhD). Neurovascular imaging techniques and instrumentation, Transcranial ultrasound and its applications

Yuan Feng (Assoc. Prof., PhD). Traumatic brain injury, MR image reconstruction, MR fast imaging, MR elastography, Biomechanics

Yong Jeong (Prof., PhD). Neuroimage, Neurodegenerative disease, Cognitive function, Brain engineering, Biosignal, Smart Healthcare

Seongjun Park (Assoc. Prof., PhD). Bio/Neural Interface, Optogenetics, Nanomaterials for Brain Engineering, Neural Tissue Engineering

Sung-Hong Park (Assoc. Prof., PhD). Anatomical, Physiological, Functional Magnetic Resonance Imaging(MRI)

Mooseok Jang (Assoc. Prof., PhD). Optical Imaging, Biomedical Optics, Complex Media, Neurophotonics, Nanophotonics

Eunyeong Park (Asst. Prof., PhD). Ultrasound Engineering, Ultrasound Imaging and Therapeutics, Photoacoustic Imaging

Yoonkey Nam (Head, Prof., PhD). Neural engineering, Neural Microsystems and instrumentation, Neural Interfacing, Neuron-on-a-chip

2. 인력양성 계획 및 지원 방안

2.1 최근 1년간 대학원생 인력 확보 및 배출 실적

<표 2-1> 교육연구단 소속 학과(부) 대학원생 확보 및 배출 실적

확보(재학생)

2020년 2학기. 석사 73 박사 88 석박통합 10 계 171명

2021년 1학기. 석사 70 박사 94 석박통합 11 계 175명

2021년 2학기. 석사 70 박사 100 석박통합 12 계 182명

2022년 1학기. 석사 61 박사 88 석박통합 14 계 163명

2022년 2학기. 석사 58 박사 89 석박통합 10 계 157명

2023년 1학기. 석사 61 박사 82 석박통합 11 계 154명

2023년 2학기. 석사 73 박사 82 석박통합 10 계 165명

2024년 1학기. 석사 81 박사 13 석박통합 81 계 175명

배출(졸업생)

2021년 2월. 석사 20 박사 3 계 23명

2021년 8월. 석사 11 박사 1 계 12명

2022년 2월. 석사 24 박사 3 계 27명

2022년 8월. 석사 10 박사 8 계 18명

2023년 2월. 석사 19 박사 2 계 21명

2023년 8월. 석사 15 박사 10 계 25명

2024년 2월. 석사 17 박사 18 계 35명

2.2 교육연구단의 우수 대학원생 확보 및 지원 계획

KAIST 출신 학생뿐만 아닌 국내외 여러 대학의 바이오 융합분야에 관심있는 우수한 학부생들을 유치하고자 현재 다양한 대외 홍보 및 교육 프로그램을 운영하였다.

본 학과의 학부생들에게 대학원을 소개할 수 있는 프로그램의 일환으로 시작되어 매년 운영되고 있는 Bio & Brain Night Open Lab 행사는 좋은 반응을 얻고 있으며 향후 이를 본 학과 뿐 아니라 타학과의 학부생들에게도 개방하여 우수한 대학원생을 확보하고 있다.

우수 학부생 유치 프로그램 운영

- 학부생 국제학회 참관 프로그램 (2024.05.03)

- 정문술 파이오니어 프로그램 (2024.04.25)

- 타대생 인턴십 프로그램 TryBBE (2024.01.02-02.07)

- 타대생 인턴십 프로그램 TryBBE (2024.07.01.-08.07)

대학원 소개프로그램 운영

- OPEN KAIST (2023.11.2-3)

- 학과설명회 (2023.11.13)

- OPEN LAB (2024.04.01.)

- 2024 가을학기 입시설명회 (2024.04.01.)

- 2025 봄학기 입시설명회 (2024.06.24.)

온라인매체를 통한 학과 및 연구실 홍보 강화 https://bioeng.kaist.ac.kr

- BBE is ON > 바빛사 및 동영상소개 https://bioeng.kaist.ac.kr/index.php?mid=video_board

- 새로운 학과소개 동영상 제작 : 우수한 국내외 학생들을 유치하기 위한 방안의 일환으로 교육연구단의 인프라 연구장비 시설, 건물 분위기, 학생 공간, 연구실 내부 등 다채로운 주제들을 중심으로 국문/영문으로 교수가 직접 설명하는 동영상을 제작하여 학과 및 공과대학, 유튜브에 게시하였다. 이를 통하여 앞으로 사업단의 성과는 물론 우수한 해외 학생들의 유치에 효과가 있을 것으로 기대하고 있다.https://bioeng.kaist.ac.kr/index.php?mid=video_board&document_srl=19286

다양한 학생활동 지원

대학원생들의 정신건강을 돕고, 연구 분위기의 질적 향상을 도모하기 위하여, 학생-학생, 학생-교수 간 소통을 위한 다양한 활동을 지원하였다. 대학원생 과정별 간담회, 외국인 학생 간담회, 여학생 간담회, 연구실 랩장 간담회 등을 월별로 꾸준히 진행하였으며, 대학원생 전체 간담회(딸기파티), 학과 명랑운동회, 연구실간 스포츠 대회 등을 개최하여 큰 호응을 얻었다.

- 명랑운동회 (2023.09.01-08)

- 탁구대회 (2023.11.27-12.08)

- 명랑운동회 (2024.09.06.)

- 학과 딸기파티(2024.04.08.)

2.3 참여대학원생의 취(창)업의 질적 우수성

<표 2-2> 2023년 8월 및 2024년 2월 졸업한 교육연구단(팀) 소속 학과(부) 참여대학원생 취(창)업 실적

2023년 8월 졸업자. 석사 졸업 15 = 진학 11 취업대상 4 취업 3

2023년 8월 졸업자. 박사 졸업 10 = 취업대상 10 취업 10

2024년 2월 졸업자. 석사 졸업 17 = 진학 10 취업대상 7 취업 4

2024년 2월 졸업자. 박사 졸업 18 = 취업대상 18 취업 16

■ 2023.8월, 2024.2월 졸업생 취창업 현황 분석

2023.8월, 2024.2월석사 졸업생 32명 중 21명(65.6%)이 본교 박사과정으로 진학하였으며, 7명(21.9%)은 아래와 같이 전공분야로 진출하였다.

- 한국과학기술원, 한국과학기술정보연구원, 현대자동차, 삼성전자, 큐로셀, 웨이센

박사 졸업생 28명 중 26명(92.85%)는 전공분야의 국내외 우수 산업체 및 연구관련 기관으로 진출하였다.

- (해외취업) Columbia University in the City of New York, Institute of Human Biology Roche, DeepSpin GmbH, Boston Children's Hospital, Synopsys Portugal, Siemens Corporate Research Princeton USA

- (대기업) 삼성전자, 삼성전기, 삼성바이오로직스㈜, 삼성바이오에피스

- (연구소) 기초과학연구원, 서울대학교병원, 서울대학교, 한국과학기술원, 한국표준과학연구원

- (벤처기업) 바이오리버트　

■ 2023.8월, 2024.2월(2024.8월 포함가능) 교육연구단 소속 학과(부) 참여대학원생(졸업생) 대표적 취(창)업 사례

1. 김* (2023.08 박사졸업), Columbia University in the City of New York 취업, 본 학생은 바이오및뇌공학과에서 인간과 쥐의 수막에서 당화된 콜라겐이 섬유아세포와의 상호작용 및 ECM 리모델링에 영향을 미치는 것을 관찰했으며, 이는 노화와 관련된 수막 막의 변화와 밀접한 연관이 있음을 제시하는 연구를 수행했고, 이를 기반으로 박사후연구원으로 취업하여 뇌공학 연구를 수행함.

2. 조* (2023.8. 박사졸업), Institute of Human Biology, Roche 취업, 본 학생은 바이오및뇌공학과에서 생체미세환경 연구실에서 생체 계면 위 자가 조립에 의한 세포 상호작용에 관한 연구를 수행 하였음. 이후, 국제적인 바이오 제약 및 진단 회사인 Roche에 박사후연구원으로 취업하여 연구직으로서 직무를 수행하고 있음.

3. 강* (2023.8. 박사졸업), 삼성전자 취업, 실시간 광열 중합요소연쇄반응 시스템은 감염병 확산 방지를 위한 초고속 초소형 분자진단 기기로써 나노플라즈모닉 광열 구조와 마이크로렌즈어레이 형광카메라를 통합한 나노마이크로 기술이 접목된 특징을 가지고 있습니다. 졸업자는 나노 마이크로 공정 경험과 모듈 시스템 개발 경험을 토대로 삼성전자 Global Technology Center에 취직하였으며 현재는 나노마이크로 공정기술 기반의 모듈 양산화를 위한 연구를 수행하고 있음.

4. 김* (2024.2. 박사졸업), SYNOPSYS Portugal/ 연구원 취업, SYNOPSYS는 미국에 본사를 둔 전자 설계 자동화 분야의 다국적 기업으로 반도체 설계, IP 통합, 소프트웨어 보안 및 고성능 테스트를 위한 기술을 제공함. 바이오 분야 전자회로 설계 특기를 살려 관련 반도체 설계 업무를 수행하고 있음. 첨단 산업의 기초 기술 연구를 산업 현장에서 지속하며 역량을 키워 나가고 있다는 점에서 혁신 인재 양성의 교육연구단 목표에 부합함.

5. 김* (2024.2. 박사졸업), 바이오리버트/선임연구원 취업, 본 참여대학원생은 세포 운명 변화를 유도하는 인자를 탐색하고 세포 운명 제어 메커니즘을 규명하는 시스템생물학 알고리즘 CAESAR를 개발하였다. 이를 통해 암가역화 및 역노화 인자 탐색 방법론을 익혔고, 해당 경험을 바탕으로 암과 노화의 가역치료 타겟을 발굴하는 ㈜바이오리버트에 선임연구원으로 취업함.

6. 이* (2024.2. 박사졸업), 삼성바이오에피스/Senior manager 취업, 학위 과정 중 전공한 생물정보학과 머신러닝/딥러닝 적용 경험을 기반으로 삼성바이오 계열사 중 의약품 연구 개발을 주력으로 하는 삼성바이오에피스에서 생물정보학과 AI를 접목시키는 역할을 맡고 있음.

7. 석* (2024.2 박사졸업), 삼성전기/CL3 취업, 피부 발한량을 능가하는 고 발습성을 가진 다중 생체신호 패치를 개발하였으며, 관련 다기능 고집적 소자의 설계, 해석, 제작 및 시험에 관한 연구 경험을 기반으로, 졸업 후 삼성전기에 취업하여 현재 연구소에서 고기능 소자의 선행개발을 통해 전문성의 심화를 꾀하고 있음.

8. 김* (2024.2 박사졸업), 한국표준과학연구원/Post-Doc 취업, 피부부착형 고정도 맥파센서를 개발하였으며, 관련 나노 압전와 생체신호 모니터링에 관한 설계, 해석, 제작 및 피험자 시험에 관한 연구 경험을 기반으로, 졸업 후 고정도 나노소재 및 소자의 개발에 관한 연구를 지속적으로 수행하고 있음.

9. 윤* (2024.2. 석사졸업), 큐로셀 취업, 석사학위 동안 항암면역치료를 위한 유전자 치료제 개발 연구를 수행하여 면역세포를 이용한 항암세포 치료제 개발 전문기업인 큐로셀에 취업함.

10. 오* (2024.2 석사졸업), 현대자동차 남양연구소/ 연구원 취업, 기계공학과 및 유체회로 설계 기술을 바탕으로 자동차 엔진의 유체시스템 설계 및 성능 평가를 진행할 수 있는 능력을 갖춤.

11. 왕* (2024.8 박사졸업), Boston Children’s Hospital and Harvard Medical School 취업, 위 졸업생은 2024년 8월 '개인화된 유전자 네트워크에서 커뮤니티 결속력 약화에 기반한 정밀의료 바이오 마커 발굴'에 관한 연구로 박사 학위를 취득하였음. 2024 9월부터 Boston Children's Hospital과 Harvard Medical School에서 박사후 연구원으로 재직 중이며 '전이인자 발현을 유도하는 노화 관련 혈액 단백질 마커 발굴' 및 염기서열 조립에 기반한 개인화된 유전체 참조서열로부터 체세포 변이 (전이인자 삽입) 예측' 연구를 진행 중임.  

■ 취업지도/진로 개발 실적

졸업 동문 초청 워크숍 연례 개최: 졸업 후 학계, 산업계, 연구소, 창업 등으로 진출한 다양한 직군의 졸업생을 초청하여, 진로 개발 및 취업 노하우 등을 공유하는 기회를 제공하였다.

2회 워크숍 (2023년 9월 20일)

- 학계/산업계: 박상민(충남대), 윤환준(삼성 바이오로직스), 이현수(지멘스 헬시니어스), 임수린(LG AI 연구원)

- 창업/벤쳐캐피털: 이명권 (LSK 인베스트먼트), 김태호 (노타, 공동창업자), 임지순 (쓰리피엠, 대표이사)

3회 워크숍 (2023년 9월 25일)

- 학계/산업계: 윤종회(아주대학교), 남호정(GIST), 정태수(특허원), 조성환(삼성전자), 김효연(삼성바이오에피스)

- 창업/벤쳐캐피털: 김기윤(보스턴컨설팅그룹)

3. 참여대학원생 연구실적의 우수성

① 참여대학원생 저명학술지 논문의 우수성

1. 박사과정 김* (재학), TSpred: a robust prediction framework for TCR–epitope interactions using paired chain TCR sequence data, Bioinformatics, 40(8), 2024, 본 논문에서는 T세포 수용체와 항원결정기 간의 결합을 예측하는 새로운 딥러닝 모델을 개발하였음. T세포 수용체와 항원결정기의 결합은 후천면역반응에서 중요한 단계로, 본 연구는 암 면역 치료와 같은 응용 분야에 기여할 것으로 예상됨. 해당 논문은 2024년 국제 저널 Bioinformatics에 게재되었음. (주저자 실적) (IF=4.4, JIF(%) 10, Q1)

2. 박사과정 김* (졸업 / 2024.02), DiTTO: A Distance Adaptive Over 100-mW Wireless Power Transfer System With 1.695-Mb/s Uplink Telemetry and a Shared Inductor Two-Output Regulating Rectification, IEEE Journal of Solid State Circuits(JSSC), 59(8), 2568 - 2580, 2024, 생체 이식용 칩에 적용 가능한 인덕터 기반의 무선 전력 송수신 회로 설계 연구로 코일 간 거리 변화에도 안정적인 전력 전송이 가능한 솔루션을 제시함. JSSC는 SCI 등재된 고체회로 분야의 우수 학술지임. (주저자 실적) (IF=4.6, JIF(%) 20.8, Q1)박사과정

3. 박사과정 조* (재학), Auto-ranging DSM-ADC and LED Communication for Whole-life Neural Recording Module, IDEC Journal of Integrated Circuits and Systems (JICAS), 9(4), 27-32, 2023.1, 다수 동물군의 신경신호 모니터링 및 폐루프 자극을 위한 집적회로 설계에 관한 연구 논문으로, 수백 uV 수준의 생체신호와 mV 수준의 환경 잡음이 발생하는 생체신호 수집환경에서 요구되는 큰 입력 범위, 저잡음, 저전력 설계에 중점을 두고 있음. 8 채널 신경신호 레코더를 설계하였으며, 목표하는 대역 내에서 44.7 nV/√Hz 수준의 저잡음 성능과 1.6uW/CH 수준의 낮은 전력소모, 발광 다이오드를 활용한 데이터 송수신 방법으로 1Mbits 수준의 비트 에러율을 보임. (주저자 실적) (학진등재지)

4. 박사(과정) 문* (재학), Rebuilding the microenvironment of primary tumors in humans: a focus on stroma, Experimental & Molecular Medicine (EMM), 56:527–548, 2024, 인간 종양 모델 구축을 위해서 필수적인 인간 유래 기질세포는 일차 세포 분리 방법에 따라 세포의 아형이 영향을 받기 때문에, 타겟 세포를 분리 및 활용하기 위한 적절한 분리법을 사용해야함. 본 논문에서는 종양 기질 세포의 이질성과 아형을 소개하고, 선행 연구에서 사용한 일차 세포 분리 법을 총망라함으로써 인간 기질 세포 활용 연구에 기여하고자 함. (주저자 실적) (IF=9.5, JIF(%) 6.6, Q1)

5. 박사(과정) 전* (졸업 / 202408), Structurally Aligned Multifunctional neural Probe (SAMP) using forest-drawn CNT sheet onto thermally drawn polymer fiber for long-term in vivo operation, Advanced Materials, 2313625, 2024, 해당 연구는 탄소나노튜브 시트라는 특별한 물질로 파이버 공정을 이용, 1년동안 초장기 작동하는 뇌신경탐침을 만든 창의적인 주제를 담고 있으며, 융합적인 내용으로 다양한 전공의 학생들이 함께 만들어낸 우수한 결과임. (주저자 실적) (IF=27.4, JIF(%) 2, Q1)

6. 박사(과정) M* (졸업 (2024.02)), Longitudinal Magnetic Resonance Imaging with ROS-Responsive Bilirubin Nanoparticles Enables Monitoring of Nonalcoholic Steatohepatitis Progression to Cirrhosis, Advanced Materials, 36(24), 2305830, 2024, 본 논문은 비알코올성 지방간염을 모니터하기 위한 최초의 비침습적인 영상기법을 개발하였음. 망간기반 활성산소에 반응하는 Bililubin nanoparticle을 이용하여 dynamic MRI 촬영과 3 compartment modeling 기법을 개발하여 활성산소를 측정하는 방법으로 비알코올성 지방간염을 평가할 수 있음을 보였음. Muhammad Asaduddin 학생이 주저자(공동 1 저자)로서 dynamic MRI 촬영과 3 compartment modeling 개발에 기여하였음. (주저자 실적) (IF=27.4, JIF(%) 2, Q1)

7. 박사(과정) 김* (졸업 / 2024.2), CSF pulsations measured in Parkinson's disease patients using EPI-based fMRI data, Frontiers in Aging Neuroscience, 16(1), 1369522, 2024, 본 논문은 기존 fMRI 데이터를 이용하여 파킨슨병 환자의 뇌척수액(CSF)의 맥동을 측정한 논문임. 파킨슨병 환자에서 뇌척수액의 맥동이 변화하였고, 그중 치매로 전환되는 환자에서 뇌척수액의 맥동이 추가로 변화되었음을 보여준 최초의 논문임. 뇌척수액 맥동의 측정이 임상적인 결과물로 이어질 수 있고, Early biomarker로서 동작할 수 있음을 보임. 학과 내부의 공동연구(박성홍, 정용)를 통한 연구성과물임도 의의가 있음. (주저자 실적) (IF=4.1, JIF(%) 25.4, Q2)

8. 박사(과정) 황* (재학), Distortion correction using topup algorithm by single k-space (TASK) for echo planar imaging, Scientific Reports, 13(1), 18751, 2023.1, 본 논문은 고속 MRI 영상기법인 echo planar imaging (EPI)의 공간적인 왜곡을 하나의 데이터만으로 해결하는 획기적인 방법을 제시함. 하나의 EPI 영상에 왜곡이 반대인 두 가지 성분이 섞이도록 획득한 후 영상신호의 공간보정을 적용한 후 잘 알려진 topup 알고리즘을 적용하여 영상의 왜곡을 보정하고 자기장의 분포도를 구해내는 새로운 방법을 제시함. EPI의 공간왜곡을 자체정보만으로 해결했다는 점과 dynamic MRI에서 자기장의 분포도를 dynamic하게 측정할 수 있다는 점에서 매우 새로운 고속 MRI 촬영기법임. (주저자 실적) (IF=3.8, JIF(%) 18.3, Q1)

9. 박사(과정) 한* (재학), Evaluation of Fluid Behaviors in a Pushbutton-Activated Microfluidic Device for User-Independent Flow Control, MICROMACHINES, 15(4), 465, 2024, 기존 버튼 기반 미세유체소자 내에서 미세유체채널 내 유동 프로파일 관련 연구가 부족한 상황임. 미세유체채널 내 유동은 유체의 흐름을 제어하는 데 있어 매우 중요한 요소임. 버튼 기반 미세유체소자 내 유동의 흐름을 정밀 분석하기 위하여 정밀 제어 기계를 활용하여 버튼을 누르는 속도, 깊이 그리고 크기를 조절하여 각 변수에 따른 유동 프로파일을 분석하였음. (주저자 실적) (IF=3, JIF(%) 33.6, Q2)

10. 박사(과정) 장* (재학), Inhalable mRNA nanoparticle with enhanced nebulization stability and pulmonary microenvironment infiltration, ACS Nano, 18, 24204-24218, 2024, 본 연구에서는 폐질환 치료를 위한 흡입 mRNA 전달 기술인 iLPX 입자를 개발함. iLPX는 네블라이저 사용 중 안정성을 증가시키고 폐 표면활성제 층을 침투할 수 있도록 디자인되어서 기존 지질나노입자에 비해 폐에서 더 높은 유전자 전달 효율을 보임. 이러한 연구결과는 흡입전달용 폐질환 mRNA 치료제를 위해서 다양하게 활용될 수 있을 것으로 기대함. (주저자 실적) (IF=15.8, JIF(%) 5.9, Q1)

11. 박사(과정) 염* (재학), Photothermal heating of cell-free reactions for on-site production of recombinant proteins, BIOTECHNOLOGY AND BIOPROCESS ENGINEERING, 29(2), 255-261, 2024, 본 연구에서는 금나노입자에 의한 광열효과를 이용하여 용액의 온도를 광학적으로 쉽게 제어하여 무세포 단백질 합성 효율을 향상시키는 방법을 개발함. 이러한 광열효과는 단순히 광원을 이용하여 용액의 온도를 제어할 수 있어서 무세포 단백질 합성 기술이 보다 광범위하게 활용되게 해 줄 것으로 기대함. (주저자 실적) (IF=2.5, JIF(%) 58.3, Q3)

12. 박사(과정) 한* (재학), Nanoplasmonic Detection of EGFR Mutations Based on Extracellular Vesicle-Derived EGFR-Drug Interaction, ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES, 16(7), 8266-8274, 2024, 본 연구에서는 금나노입자 기반 표면증강라만산란효과를 이용하여 환자의 혈액에서 분리한 엑소좀에 존재하는 종양 유래 막단백질을 광학적으로 분석하는 방법을 제시함. 이러한 엑소좀 광학 분석 방법을 이용하여 환자 혈액내 엑소좀에 존재하는 다양한 질병과 관련된 막단백질을 고감도로 분석하여 질병 조기 진단에 기여할 수 있을 것으로 기대됨. (주저자 실적) (IF=8.3, JIF(%) 15.6, Q1)

13. 박사(과정) 윤* (재학), Intratumoral adoptive transfer of inflammatory macrophages engineered by co-activating TLR and STING signaling pathways exhibits robust antitumor activity, CLINICAL AND EXPERIMENTAL MEDICINE, 23(8), 5025-5037, 2023.12, 본 연구에서는 종양면역치료를 위하여 대식세포 기반 세포치료제를 개발함. 마우스 골수에서 분리한 대식세포에 면역조절약물을 처리하여 항암효과를 가지는 대식세포를 준비하여 종양 마우스 모델에 주입하였을 때 항암 대식세포가 종양 성장을 효과적으로 억제하는 것을 확인함. 이러한 대식세포 기반 세포치료제는 기존의 약물로 치료하기 어려운 면역억제 환경을 가진 종양을 효과적으로 치료하는데 활용될 수 있을 것으로 기대함. (주저자 실적) (IF=3.2, JIF(%) 42.6, Q2)

14. 박사(과정) 왕* (졸업 / 2024.8 ), Community cohesion looseness in gene networks reveals individualized drug targets and resistance, Briefings in Bioinformatics, 25.3, 2024.3, 최근 고령화와 생활 습관 변화 등에 따라 암, 심혈관계 질환, 대사 질환 등 많은 복합질병의 발병률이 크게 증가하는 실정임. 이에 개별 환자의 특성을 고려한 정밀 의료를 제공해 그 치료 효과를 높임으로써 개인적, 사회적 의료비 부담을 경감해야 함. 이러한 요구에 발맞춰 정밀의료를 실현하고자 본 연구에서는 개인화된 유전자 네트워크를 정교하게 구축하고 해당 네트워크에서 각 유전자 커뮤니티의 결속력을 정확하게 측정할 수 있는 기술을 개발하였음. 본 연구에서는 환자 특이적으로 그 결속력이 크게 감소한 유전자 커뮤니티를 통해 환자 특이적인 질병 기전을 설명할 수 있음을 보이고, 해당 유전자 커뮤니티에서 환자 특이적으로 결속력 약화에 크게 기여하는 유전자들을 찾아, 보다 효과적인 환자 맞춤형 약물 표적을 제안하였음. 현재 임상 현장에서 졍밀 의료를 위해 쓰이는 단일 유전자 기반의 바이오마커들이 복합질병의 이질성과 복잡성을 충분히 담아 내기 어려운 상황에서 향후 이 기술은 복합질병의 환자 맞춤형 의료 실현을 위한 새로운 시각을 열어 줄 수 있을 것이라 기대됨. (주저자 실적) (IF=6.8, JIF(%) 4.1, Q1)

15. 박사(과정) 유* (재학), Influence of corneal astigmatism on near and far vision in eyes with bifocal intraocular lenses, JOURNAL OF THE OPTICAL SOCIETY OF AMERICA A-OPTICS IMAGE SCIENCE AND VISION, 41(4), 730-738, 2024, 난시 교정을 위한 다초점 인공수정체를 백내장 환자에게 삽입한 후 시력을 예측하는 방법으로는 기존에 수술 후 환자의 시력을 측정하거나, 광학 벤치에서 인공수정체를 두고 빛의 세기를 측정하는 두 가지 방식이 있었음. 본 연구에서는 각막 난시 교정용 다초점 인공수정체와 안구 통합 모델을 최신 계산 광학 모델을 적용하여 세계 최초로 제시하였음. 이 연구는 해당 저널호의 Editor’s Pick으로 선정되었을 뿐만 아니라, 미국 광학회에서 발표하는 Spotlight in Optics 7월호에도 소개되었음. (주저자 실적) (IF=1.4, JIF(%) 71.8, Q3)

16. 박사과정 권* (재학), Deep focus light-field camera for handheld 3D intraoral scanning using crosstalk-free solid immersion microlens arrays, APL Bioengineering, 7(3), 036110, 2023.09, 본 논문은 고체 잠입 마이크로렌즈 어레이(siMLA)를 이용한 초소형 고심도 라이트필드 카메라(DF-LFC)에 관한 것으로 siMLA는 얇은 PDMS 코팅 마이크로렌즈 어레이와 금속-절연체-금속 흡수체로 구성됨. 이를 통해 낮은 광학적 크로스토크와 반사로 초점 거리를 2.7배 확장하고 투과율 5.6%-27% 증가를 달성함. DF-LFC는 핸드헬드 구강 스캐너에 완전히 통합되어 3D 구강 모형 영상을 구현하는데 성공함. 이는 생체 내 3D 이미징을 위한 새로운 플랫폼으로 활용될 수 있을 것으로 기대됨. 언론보도: https://www.hellodd.com/news/articleView.html?idxno=101716

17. 박사 강* (), Single-shot Multi-Channel Plasmonic Real-Time Polymerase Chain Reaction for Multi-target Point-of-care Testing, Lab on a Chip, 23(21), 4701-4707, 2023.1, 본 논문은 초고속 온칩 다중 표적 검출을 위한 다중 채널 플라스모닉 실시간 역전사 중합효소 연쇄 반응(mpRT-qPCR) 검정법을 보고함. 플라즈모닉 열순환기(PTC)에서 나오는 WLED 구동 고속 광열 가열, 카트리지의 알루미늄(Al) 박막 층의 효율적인 열 발산을 통한 고속 냉각, 다색 마이크로렌즈 어레이 형광(MAF) 이미징의 세 가지 주요 단계를 통합하여 다중 타겟을 단시간 내에 정확하게 검출할 수 있음. 해당 연구에서는 SARS-CoV-2 RNA를 사용해 해당 기술을 검증했으며, 이는 단일 RT-PCR보다 처리량을 4배 증가시키고 15분의 짧은 총 처리 시간을 보임. 이는 현장 진단 수준에서 높은 진단 정확도를 제공할 수 있으며, 실시간 PCR 장비를 탈중앙화하여 환자 근처에서 이루어지는 표준 검사로 활용될 수 있을 것으로 기대됨.(주저자 실적) (IF=6.1, JIF(%) 5.3, Q1)

18. 박사 박* (졸업 / 2024.2), Fully Integrated Ultrathin Solid Immersion Grating Microspectrometer for Handheld Visible and Near-Infrared Spectroscopic Applications, Advanced Science, 10(34), 202304320, 2023.12, 본 논문은 고체 침지 격자 마이크로 분광기(SIG-µSPEC)에 관한 것으로, SIG의 높은 굴절률로 인한 각 분산으로 인해 광범위한 작동 파장(400~800nm) 범위에서 평균 5.8nm의 높은 분광 분해능을 보임. 해당 연구에서는 다양한 숙성 단계에서 과일의 분광 반사율을 통해 엽록소 흡수 대역의 변화를 측정하였으며, 실제 성숙도와 비교, 0.91 이상의 상관계수로 신뢰도 높은 예측 모델을 정립함. 이는 현장형 검사, 진단이 필요한 농수산물·헬스케어 분야뿐만 아니라 고속 품질분석이 필요한 제약·바이오·반도체 검사 분야에서 정확하고 비침습적인 분석을 위한 중요한 도구 역할이 가능할 것이라 기대됨.- 언론보도: https://www.hellodd.com/news/articleView.html?idxno=102222

19. 박사과정 나* (재학), Plasmon-enhanced optoacoustic transducer with Ecoflex thin film for broadband ultrasound generation using overdriven pulsed laser diode, Journal of Biomedical Optics, 28(12), 125005, 2023.12, 본 논문은 광대역 초음파 생성을 위한 플라스몬 강화 광음향 변환기(PEAT)에 관한 것으로, 오버드라이브 펄스 레이저 다이오드(LD)와 Ecoflex 박막을 특징으로 함. LD를 과도 구동하여 기존의 부피가 크고 비용이 많이 드는 나노초 레이저 없이 높은 광학 피크 전력(최대 40W)를 가진 나노초 펄스 빔을 얻을 수 있음.초점이 맞춰진 레이저 빔은 고밀도 전자기 핫스팟이 있는 나노플라스모닉 구조에 주입되어 효율적인 플라스모닉 광열 효과를 통해 Ecoflex의 열 팽창을 유도하여 광대역 초음파를 생성함. 이는 초음파 이미징 및 랩온어칩 기술을 포함한 소형 바이오메디컬 응용을 위한 초음파 생성 플랫폼을 제공할 수 있을 것이라 기대됨. (주저자 실적) (IF=3, JIF(%) 25.2, Q2)

20. 박사 한* (졸업 (2024.02)), A gray box framework that optimizes a white box logical model using a black box optimizer for simulating cellular responses to perturbations, Cell Reports Methods, 4(5), 100773, 2024, 본 논문은 게재된 Cell Reports Methods 저널 Cover paper로 출판되었다. 본 연구는 딥러닝과 시스템 생물학 모델을 결합해 암세포 약물 반응을 예측하는 ‘그레이박스’ 기술을 개발하였음. 본 연구에서는 분자 조절 실험 데이터 없이 세포 생존율만으로 암세포에서 약물 아파티닙의 저항 메커니즘을 성공적으로 해석하였다. 본 연구를 통해 개발한 ‘그레이박스’ 기술은 암세포 약물 반응을 예측하는데 활용될 수 있을 것으로 기대됨. (주저자 실적) (IF=4.3, SCOPUS 저널)

21. 박사 김* (졸업 ), Canalizing kernel for cell fate determination, Briefings in Bioinformatics, 25(5), bbae406, 2024, 본 논문이 게재된 Briefings in Bioinformatics 저널은 IF 6.8(JCR 2023 기준)의 저널로, JCR의 Mathematical and Computational biology 분야에서 Q1 quartile, 93.8의 JIF percentile을 기록하였음. 본 연구는 세포 운명 변화를 유도하는 소수의 마스터 조절자를 탐색하고 해당 조절자가 유도하는 메커니즘을 분석할 수 있는 CAESAR 알고리즘을 개발하였음. 본 연구를 통해 개발한 CAESAR 알고리즘은 생물학에서 많이 다뤄지는 세포 운명 제어 문제에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 기대됨. (주저자 실적) (IF=6.8, JIF(%) 4.1, Q1)

22. 박사과정 조* (졸업 / 2024.2), Synchrotron X-ray study of intrinsically disordered and polyampholytic Tau 4RS and 4RL under controlled ionic strength, EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL E, 46(9), 73, 2023.09, 알츠하이머병의 Hallmark 단백질인 Tau의 Radius of Gyration을 Ionic 환경에서 실험으로 측정한 최초의 결과를 보고함. (주저자 실적) (IF=1.8, JIF(%) 66.8, Q3)

23. 박사과정 김* (재학), Genomic hypomethylation in cell-free DNA predicts responses to checkpoint blockade in lung and breast cancer, Scientific Reports, 13(1), 22482, 2023.12, 본 연구는 암세포에서의 global hypomethylation을 기반으로 10개의 대표적인 LINE-1 methylation level을 분석하여 여러 암종에서 immunotherapy 반응성을 예측하였음. 특히 cfDNA를 활용해 비침습적으로 immunotherapy에 대한 반응 여부를 조기 진단하고 암 진행을 모니터링하는 방법을 제안하였음. (주저자 실적) (IF=3.8, JIF(%) 18.3, Q1)

24. 박사(과정) 최* (졸업 / 2024.08), High-G MEMS Accelerometers wiith Cross-Symmetric Structures, IEEE SENSORS, 24(2), 1275-1286, 2024, 본 연구에서는 낮은 교차축 감도(1%)로 내 고충격(200 kG)을 측정할 수 있는 압저항형 가속도계를 개발함. 또한, 독자적인 구조와 제조공정을 통해 높은 제작 수율(90%)를 달성하였음. 본 가속도계는 특히 국방, 항공우주, 해양, 자동차, 건설 등 다양한 산업에서 요구하는 고충격 에너지 모니터링 및 극한 감지용 특수 반도체 센서로서 독보적인 기술 수준을 확보함. (주저자 실적) (IF=4.3, JIF(%) 19.1, Q1)

25. 박사(과정) 김* (재학), Comparison of Glioblastoma Cell Culture Platforms Based on Transcriptional Similarity with Paired Tissue, Pharmaceuticals, 17(4), 529, 2024, 본 연구는 새로 진단된 IDH1 야생형 GBM 환자의 조직에서 종양구체와 세포외 기질을 분리하여 다섯 가지 배양 방법으로 비교실험을 진행함. 본 논문은 PHARMACOLOGY & PHARMACY 분야에서 상위 20% 내에 해당하는 저널에서 출판되었으며, 본 논문을 통해 암 연구뿐만 아니라, 환자 맞춤형 약물 평가와 정밀 의학에 중요한 역할을 할 수 있을 것으로 기대함. (기타저자 실적) (IF=4.3, JIF(%) 19.4, Q1)

26. 박사(과정) 임* (재학), Measurement of changes in cerebrospinal fluid pulsation after traumatic brain injury using EPI-based functional MRI, NMR in Biomedicine, 37(3), e5061, 2024, 본 논문은 기존 fMRI 데이터를 이용하여 traumatic brain injury (TBI) 환자의 뇌척수액(CSF)의 맥동을 측정한 논문임. TBI 환자에서 뇌척수액의 맥동이 사고 발생 직후 낮지만 6개월 정도까지 점차 높아지고, 이후 큰 변화가 없음을 보임. TBI 환자들의 뇌척수액 맥동의 시간적인 변화를 보여준 최초의 논문임. 마찬가지로 뇌척수액 맥동의 측정이 임상적인 결과물로 이어질 수 있고, Early biomarker로서 동작할 수 있음을 보임. (기타저자 실적) (IF=2.7, JIF(%) 23.9, Q1)

27. 박사(과정) 이* (재학), Alternative polyadenylation determines the functional landscape of inverted Alu repeats, Molecular Cell, 84(6), 1062-1077., 2024, 인간 유전체의 10%를 차지하는 Alu element의 역방향 반복 구조 (IRAlus)가 암과 루게릭 병과 같은 퇴행성 뇌질환의 발병 기전을 조절한다는 것을 발견함. mRNA 내 3'UTR 영역에서 Alu element가 단백질 생산을 억제하는 과정을 확인함. 종양 억제 유전자 p53 발현을 조절하는 IRAlus의 기능과, 신경세포에서 IRAlus가 mRNA를 핵 내에 가두어 유전자 발현을 억제하는 점을 보여주며 퇴행성 뇌질환과의 연관됨을 제시함. (기타저자 실적) (IF=14.5, JIF(%) 2.1, Q1)

28. 석사 이* (재학/ 졸업), Hypoperfusion in Alzheimer's Disease-Prone Regions and Dementia Conversion in Parkinson's Disease, Clinical Nuclear Medicine, 49(6), 521-528, 2024, 세브란스병원과의 공동연구로서 융합적 접근을 통핸 바이오마커 발굴을 진행한 연구로 언론에서도 소개됨. -언론보도 : https://m.thesegye.com/news/view/1065539323503759 (기타저자 실적) (IF=9.6, JIF(%) 2.2, Q1)

29. 박사과정 이* (재학), Recursive Self-Composite Approach Towards Structural Understanding of Boolean Networks, IEEE/ACM Transactions on Computational Biology and Bioinformatics, Early access, 2024, University of Leeds 대학의 Jongrae Kim 교수와 국제공동연구를 통해 개발한 Recursive Self-Composite 분석 방법은, 논리표현식 기반 (Boolean) 네트워크의 동역학을 하나의 수식 형태로 표현하여 분석하는 방식임. 이를 통해 대규모 네트워크의 끌개지형이나 여러 동역학적 특징을 시뮬레이션 없이 선제적으로 분석할 수 있음. (기타저자 실적) (IF=3.6, JIF(%) 6.2, Q1)

30. 박사과정 이* (졸업 / 2024.2), Water Hydrogen-Bond Mediated Layer by Layer Alignment of Lipid Rafts as a Precursor of Intermembrane Processes, JACS, 146(20), 13846, 2024, 세포 신호 전달의 주요 경로이며 Virus 관련 질병과 밀접한 관련성을 가진 Lipid Rafts의 생성과 연결성에 관한 최초 Finding을 보고함 -JACS 표지논문으로 선정 및 다수 뉴스 미디어에 소개됨.(기타저자 실적) (IF=14.5, JIF(%) 7.2, Q1)

31. 박사과정 김* (재학), Regulation of Interficacial Anchoring Orientation of Anisotroptic Nanodumbbeels, ACS Macro Letters, 12(10), 2023.09, KAIST-아모레퍼시틱 공동연구로 계면에서 dumbbell-like 나노입자의 Achoring을 Monitoring 하여 논문으로 발표함. -표지논문으로 선정됨.(기타저자 실적) (IF=5.1, JIF(%) 12.2, Q1)

32. 박사(과정) 김* (재학), High-throughput Viable Circulating Tumor Cell Isolation Using Tapered-slit Membrane Filter-based Chipsets in the Differential Diagnosis of Ovarian Tumors, PLoS One, 19(6), 1-14, 2024, 본 연구에서는 암 환자 혈액에서 다량한 표현형의 순환종양세포(CTC)를 동시 고속 선별할 수 있는 Tapered-slit membran filter (TSF)와 CTC 칩셋을 개발하였으며, 이를 난소암 환자에 적용하여 CTC 검사의 암 진단 성능을 임상적으로 평가함. 판별이 어려운 부속기 종양(adnexal tumor) 환자 230명을 대상으로 CTC 칩셋의 검출 민감도, 특이도, 정확도를 분석하고, 이를 기존 암 항원(CA-125) 및 영상 검사의 결과들과 비교하여 CTC검사가 난소암 진단을 위한 혈액 기반 액체생검으로서의 유용성을 입증함. (기타저자 실적) (IF=2.9, JIF(%) 23.5, Q1)

② 참여대학원생 학술대회 대표실적의 우수성

1. 석박사통합(과정) 김* (재학) [구두] Hybrid biofabrication of multilayered high-resolution constructs using natural and low-viscosity bioinks, The 27th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (µTAS 2023), 2023, 카토비체(폴란드), 바이오프린팅은 높은 자유도로 생체미세환경을 모사할 수 있지만, 고해상도 미세구조를 제작하기 위해 낮은 세포적합성의 고점도 재료를 사용해야 하는 한계가 있음. 따라서 높은 세포적합성의 저점도 생체수화젤로 고해상도 구조를 제작하기 위해 미세메쉬 기판 위에 프린팅하고 제작된 미세메쉬-수화젤 층을 적층하여 다층 미세구조를 제작할 수 있는 기술을 소개함. 구두 발표 선정 및 Springer Nature Best Oral Award First Place 수상함.

2. 박사(과정) 이* (졸업 / 2024.02) [구두] A vascularized multi-composition tumor array bioprinted on a microfluidic cell culture and drug screening system for multivariable analysis, The 27th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (µTAS 2023), 2023, 카토비체(폴란드), 높은 생물학적 유사성의 체외 모델 제작과 다양한 시험 수행을 위해, 기존 미세유체 플랫폼은 공간적 자유도와 재료 활용 측면에서 한계가 있었음. 본 연구는 미세유체소자에 세포를 바이오프린팅하여, 세 가지 모델 구성, 네가지 약물 농도 형성을 통해 하나의 소자에서 12가지 실험 조건의 약물 평가를 수행하였음. 체내 수송 과정을 모사하지 못했던 기존 종양 모델과 약물 효능에 큰 차이를 보인다는 것을 밝힐 수 있었음. 구두 발표 선정. Biomicrofluidics Best Paper Award 수상함.

2. 박사과정 차* (재학) [구두] Ultrathin Microlens and Microprism Array Camera for Hemispherical Imaging and Detection, International Conference on Optical MEMS and Nanophotonics - OMN 2024, 2024, 산세바스티안(스페인), 미세전자기계 시스템 (MEMS) 기술을 이용하여 광학 조리개와 마이크로렌즈 어레이를 제작하고, 이 광자 융합 (Two photon polymerization) 공정 기술을 통해 마이크로 프리즘 어레이를 제작하였다. 두 가지 기술의 결합 및 보완을 바탕으로 1 mm 수준의 초박형 크기로 180도 영역을 볼 수 있는 이미징 시스템을 구현하였다. Best Paper Award 수상함.

4. 석사(과정) 이* (재학) [구두] Two-photon excitation microscopy through scattering media using digital optical phase conjugation (DOPC), SPIE Advanced Biophotonics Conference (SPIE ABC 2023), 2023, 제주(대한민국), 디지털 광 위상 반전 기술을 활용하여 입사광 파면을 한 번에 높은 자유도로 변조시킴으로써, 산란 매질을 투과하여 시공간적으로 집속된 초점을 형상하고, 생체 내 고심도 이광자 형광 현미경 개발의 기반을 마련함. Young Investigator’s Award 세션 선발 및 수상함.

5. 박사 박* (2024.8.) [구두] Ultrathin Solid Immersion Grating Microspectrometer for Hyperspectral Photoplethysmography Sensing, SPIE Advanced Biophotonics Conference (SPIE ABC 2023), 2023, 제주(대한민국), 고체 침지 격자(SIG) 구조로 가시광선 영역에서 높은 광학 성능을 가진 초박형 마이크로 분광기 (SIG-μSPEC)를 보고합니다. SIG-μSPEC과 통합된 초분광 PPG 센서는 확산 반사 스펙트럼에서 분광 분석에서 명확한 PPG 신호 구성 요소를 제공합니다. Young Investigator's Award 수상함.

6. 박사(과정) 김* (졸업 / 2024. 02) [포스터] A 13.56 MHz Wireless Power Transfer System with a WIde Operating Distance and Load Range for Biometric Smartcards, The 20th International SoC Conference (ISOCC 2023), 2023, 제주(대한민국), 인덕터 기반의 무선 전력 송수신 회로 설계 연구로 코일 간 거리 변화에도 안정적인 전력 전송이 가능한 솔루션을 제시함. 무선 전력 송수신 및 통신 기술은 적극적 의료 목적의 건강관리를 위한 생체 내 이식형 센서, 전자약 치료제 등에 적용되어 미래형 건강관리 및 치료 체계에 유용하기 활용될 수 있으며, 안정적인 근거리 무선 전력 송수신 및 통신 기술은 모바일 통신 기기 및 전자 장비 응용기술과도 밀접한 관계가 있어 향후 창출하는 부가가치가 클 것으로 기대 됨. Best Poster Award 수상함.

7. 박사과정 김* (재학) [구두] High-speed Miniaturized Microscope Integrated with Biologically-inspired Ultrafast Microlens Array Camera, the 16th Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO-PR 2024), 2024, 송도(대한민국), 곤충의 비전에 영감을 받은 마이크로렌즈 어레이 기반 고속 고민감도 카메라(BUC)를 개발하였다. BUC은 시간 합산 및 프레임 재구성을 통해 저조도 조건에서 고속 이미징을 성공적으로 수행하였다. Nanophotonics Best Student Paper Award, Bronze Prize 수상함.

8. 박사(과정) 박* (재학) [포스터] A bioprinted 3D hydrogel model with dome-like structure to analyze morphology and functionality of a gut-associated lymphoid tissue, 2023 한국바이오칩학회 추계학술대회, 2023, 제주(대한민국), 장이 연구에서는 장내 면역 조직 중 하나인 파이어 판을 모방하기 위해, 알지네이트-면역세포가 포함된 돔형 하이드로겔을 바이오프린팅 기술로 제작하고 상피세포를 덮어 장내 구조와 기능을 재현함. 기존 2D 배양 모델의 한계를 보완하여, 형광 관찰을 통해 면역세포 군집과 상피 단층의 성장 및 분화를 모니터링함. 이 모델은 면역세포의 구형 형성과 상피세포의 기능적 측면을 동시에 연구할 수 있는 플랫폼을 제공함. Best Poster Award 수상함.

9. 박사과정 박* (재학) [구두] Regulation of Microtubule Lattice Structure and Flexural Rigidity by Tau and Anti-Cancer Drugs, 2024 한국물리학회 봄 정기총회, 2024, 대전(대한민국), -알츠하이머 Hallmeak 단백질 Tau와 항암 약물이 Microtubule의 lattice 구조에 어떤 영향을 미치는지에 대한 EM 결과를 발표함. 우수발표상 수상함.

10. 박사과정 전* (재학) [구두] Wearable Plasmonic-Epifluidic Sensor for Label-Free Sweat Monitoring, 2024 한국바이오칩학회 춘계학술대회, 2024, 경주(대한민국), 플루오로 카본 층에 기반한 완전 유연한 플라즈모닉 미세유체 패치를 통해 땀 속 젖산 및 티로신을 포함한 생체 분자를 성공적으로 정량화하였다. 최우수 구두 발표상 수상함.

11. 박사(과정) 최* (재학) [포스터] Configurable Patterning of a Low Viscous Bioink using a 3D-printed Microstructured Stamp , 2024 한국바이오칩학회 춘계학술대회, 2024, 경주(대한민국), 최근 장기의 구획화된 미세 환경을 이해하기 위해 세포의 공간 해상도를 제어하기 위한 세포 패턴화 기술의 중요성이 대두되고 있음. 이를 위하여 본 연구에서는 생체 적합성이 높지만 저점도의 수화젤인 피브린을 손쉽게 패턴화할 수 있으면서도 3D 프린터를 통해 디자인의 가변성을 높인 미세 구조 스탬프 개발을 진행하였음. 최우수 포스터 발표상 수상함.

12. 박사(과정) 이* (재학) [포스터] Proteomic heterogeneity of the extracellular matrix identifies histologic subtype-specific fibroblast in gastric cancer, 제22차 한국단백체학회 연례학술대회, 2024, 여수(대한민국), 본 연구는 위암, 특히 높은 악성도의 PCC-NOS 아형 위암의 예후를 효과적으로 진단하기 위한 바이오마커와 이를 이용한 예후 예측 방법을 제공함. 연구 결과는 위암, 특히 PCC-NOS 아형 위암을 높은 정확도로 진단하고 예후를 예측하는데 현저한 효과가 있으므로, 의료 및 보건 분야에서 크게 이용될 것으로 기대됨. 본 발표는 한국단백체학회 우수포스터발표상을 수상함.

13. 박사(과정) 김* (재학) [포스터] Proteome and Glycoproteome Characterization of Gastric Cancer Derived Extracellular Matrix, 제22차 한국단백체학회 연례학술대회, 2024, 여수(대한민국), 본 연구는 위암 환자 조직 유래 세포외기질에 대한 단백체 및 당단백체 분석을 수행함. 그 결과 정상조직과 종양 조직에서 모두 발현하는 단백질임에도, PTM인 당쇄가 다른 구조로 발현한다는 것을 확인했고, 본 발견을 통해 추후 약물에 대한 후보군으로서 활용될 가능성을 확인함. 본 발표는 한국단백체학회 우수포스터발표상을 수상함.

14. 박사과정 유* (재학) [포스터] On-chip Real-Time RT-RPA and CRISPR/Cas12a Assay using Nanoplasmonic Photothermal Pad, 2024 한국바이오칩학회 춘계학술대회, 2024, 경주(대한민국), 고밀도 및 무작위로 분포된 플라스모닉 금 나노섬(AuNI)과 얇은 산화 절연층으로 분리된 얇은 알루미늄 층의 샌드위치 구조로 구성된 플라즈모닉 광열 패드의 균일한 대면적 광열 가열을 통해 온칩 실시간 RT-RPA 및 CRISPR/Cas12a 기반 분자 진단이 가능함을 확인하였다. 우수 포스터 발표상 수상함.

15. 석사과정 한* (재학) [포스터] Demonstration of Grism based High Resolution Miniature Spectrometer for Raman Spectroscopic Application, Optics and Photonics Congress (OPC) 2024, 2024, 제주(대한민국), 라만 신호를 감지하기 위한 그리즘을 기반으로 한 소형 분광기를 설계하였다. 그리즘은 두 개의 투과 격자가 부착된 직각 프리즘으로 구성되며, 이중 격자를 통해 분산 각도가 증가하고 격자가 기울어지도록 설정하여 초점 거리를 늘려 고해상도의 소형 분광기 크기를 달성하였다. 우수논문상 수상함.

16. 박사(과정) S* (재학) [포스터] Enhancing Infiltration of CAR-T cells into Solid Tumor Microenvironment Through 3D Adaptation, The 27th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (µTAS 2023), 2023, 카토비체(폴란드), 고형암 미세환경은 면역억제성 사이토카인과 세포외기질 분비로 CAR-T 치료제와 같은 면역세포의 조직 침투를 막음. 본 연구는 CAR-T 세포의 조직 침투 능력을 향상시키기 위해 3차원 환경 하이드로겔에서 암-유래 사이토카인과 배양된 면역세포의 유전체 분석을 통해 암 미세환경에서 면역세포의 변화를 관찰하고 관련 연구에 필요한 배양 조건을 확인함.

17. 박사과정 김* (재학) [구두] TSpred: a robust prediction framework for TCR-epitope interactions using paired chain TCR sequence data, ISMB 2024, 2024, 몬트리올(캐나다), 본 ISMB 학회에서 저자는 T세포 수용체와 펩타이드 간의 결합을 예측하는 새로운 모델인 TSpred를 발표하였음. 해당 모델은 컨벌루션 신경망 및 어텐션 메커니즘을 이용하여 기존보다 더 높은 예측 성능을 달성하였음. 본 연구는 암 면역 치료와 백신 개발과 같은 다양한 응용 분야에 중요한 기여를 할 것으로 예상됨.

18. 박사과정 나* (재학) [포스터] AOP Network Box: Integrating and bridging the gap between AOP and biological data, ISMB 2024, 2024, 몬트리올(캐나다), 본 발표에서는 화학물질의 생물학적 영향을 분석하고 스크리닝 할 수 있는 “AOP Network Box”를 소개하였으며, 현재 웹 서비스를 제공해 통해 누구나 해당 모델을 쉽게 사용할 수 있음. 기존 데이터베이스의 한계를 극복하며 창의적이고 혁신적인 방법으로 분자(유전자/단백질)와 생물학적 사건 간의 의미 있는 연결을 강화하였음. 특히, 예측 모델을 활용하여 화학물질과 단백질 상호작용을 확장함으로써 화학물질이 유발하는 복잡한 질병 기전을 보다 명확하게 이해할 수 있게 하였으며, 전공 분야의 기초연구 및 독성 평가에 기여하는 중요한 성과를 보였음.

19. 석사과정 조* (재학) [포스터] TEAbind: An Efficient and Accurate Alignment-Free Nucleic Acid Binding Sites Predictor Using Transformer and EGNN, ISMB 2024, 2024, 몬트리올(캐나다), 기존 연구에서 활용하는 다중서열정렬 정보를 사용하지 않고 단백질 언어모델을 사용해 기존 방법 대비 빠르고 정확한 핵산 결합 부위 예측을 가능하게 함. 또한, 절제 연구를 통해 구조적인 특징은 DNA보다 RNA 결합부위 예측에 더 중요하게 반영됨을 확인함. 이는 핵산과 상호작용이 필요한 효소 생성 모델의 검증 단계에 활용할 수 있을 것으로 기대됨.

20. 석박통합과정(박사) 최* (재학) [포스터] B cell epitope prediction by capturing spatial clustering property of the epitopes using graph attention network, ISMB 2024, 2024, 몬트리올(캐나다), 본 연구는 백신 개발, 진단 및 치료에 도움이 되는 연구로, B세포 항원결정기인 에피토프를 예측하는 인공지능 모델을 개발함. 단백질 서열 및 구조에 대규모로 학습된 사전학습 모델 (ESM-2, ESM-IF1)의 임베딩을 사용해, 정확한 그래프 모델을 만들어내었음. 해당 모델은 그래프 모델의 homology 특성을 이용해, 항원결정기들이 공간적으로 모여있는 특성도 잘 파악하여 예측 시 적용 가능함.

21. 박사(과정) 최* (재학) [포스터] Robust High-G Microaccelerometers with Mechanical Low-Pass Filters and Electrical ROIC, The 11th IEEE International Symposium on Inertial Sensors & Systems (IEEE INERTIAL 2024), 2024, 히로시마(일본), 본 연구에서는 낮은 교차축 감도를 가지는 내 고충격 압저항형 가속도계와 전자식 필터를 내장한 신호처리 회로칩을 결합하여 하나의 보드로 결합한 관성측정모듈을 개발함. 본 관성측정모듈은 고주파 충격잡음을 차단하고 가변 Gain 기능을 겸비하여, 극한 상황에서도 가속도계의 파손이나 오동작을 방지하고 측정의 안정성과 신뢰성을 획기적으로 향상시킴.

22. 박사(과정) 임* (재학) [포스터] Comparing cerebral blood flow and cerebrospinal fluid flow during breath-holding and motor tasks in the human brain, International Society for Magnetic Resonance in Medicine (ISMRM) 2024, 2024, 싱가폴, 현재 field에서 관심이 많은 뇌척수액의 흐름과 뇌혈류량을 동시에 측정하는 새로운 기법을 제시하고 breath-holding과 motor task를 수행하는 동안 두 가지 인자가 어떻게 변하는지 동시에 측정하여 비교분석한 최초의 연구결과물임.

23. 박사(과정) 황* (재학) [포스터] Fourier-based arterial spin labeling (ASL) data analysis robust against abrupt and periodic artifacts, International Society for Magnetic Resonance in Medicine (ISMRM) 2024, 2024, 싱가폴, 동맥스핀표지 관류 MRI 영상기법을 주파수 도메인에서 분석하여 순간적인 데이터 corruption이나 호흡, 심장박동 등의 주기적인 움직임에 의한 데이터 corruption 문제를 해결할 수 있음을 보인 연구결과물임.

24. 박사(과정) 김* (재학) [포스터] Evaluation of common bile duct (CBD) dilatation by CT data using synthetic MRCP data by cycle-GAN and 3D VGG network, International Society for Magnetic Resonance in Medicine (ISMRM) 2024, 2024, 싱가폴, 총담관(common bile duct)의 확장증(dilatation)을 진단함에 있어서 MRI가 훨씬 유리하게 작용하지만 임상에서는 일반적인 스크리닝 촬영으로 CT를 선택하는 경우가 많음. 이에 딥러닝 알고리즘들을 적용해서 CT영상으로 MRI 영상을 synthetic하게 만들고 이를 통해 CT만을 이용한 총담관 확장증 진단의 정확도를 개선한 연구임.

25. 석사(과정) 신* (재학) [포스터] Measurement of awake rats CSF pulsation using EPI-based resting-state fMRI data, International Society for Magnetic Resonance in Medicine (ISMRM) 2024, 2024, 싱가폴, 깨어있는 쥐(rat)의 resting-state fMRI 데이터를 통해 추가 촬영없이 뇌척수액의 맥동을 측정하는 기법을 제시한 연구결과물.

26. 박사(과정) 김* (졸업 / 2024.02) [포스터] A comparative study to assess the flow of meningeal lymphatic vessels in healthy volunteers and brain disorders using the IR-ALADDIN technique, International Society for Magnetic Resonance in Medicine (ISMRM) 2024, 2024, 싱가폴, 환자와 정상인의 뇌수막 림프관의 흐름을 비침습적인 MRI 촬영기법인 IR-ALADDIN 기법으로 측정하여 비교 분석한 연구임.

27. 박사(과정) M* (졸업 / 2024.02) [포스터] Angiogram-aware deep learning methods for artifact correction of contrast enhanced MR angiography, International Society for Magnetic Resonance in Medicine (ISMRM) 2024, 2024, 싱가폴, 조영증강 자기공명 혈관조영술에서 motion이나 noise 또는 signal void 같은 인공물들(artifacts)이 발생할 때 보정하는 방법으로 딥러닝을 사용할 수 있는데, 본 연구에서는 해당 딥러닝의 loss function을 baseline MRI 영상으로 할 것이 아니라 최종 결과물인 혈관조영술 영상으로 loss function을 만드는 새로운 접근법을 제시함. 기존대비 크게 개선된 결과를 얻을 수 있음.

28. 박사(과정) 문* (재학) [포스터] Extracellular matrix regulates global transcriptomic profile and molecular phenotype of gastric fibroblast, World Biomaterials Conference (WBC) 2024, 2024, 대구(대한민국), 섬유아세포의 이질성 및 아형이 환자의 예후 및 약물 반응성에 영향을 미치며, 연구의 중요성에도 불구하고 암 미세 환경의 어떤 주변 인자가 특정 섬유아세포 아형을 유도하는지에 대한 연구가 부족함. 해당 연구에서는 세포외기질과 암세포 분비체를 통해 서로 다른 섬유아세포 아형을 유도함으로써 환경에 따른 섬유아세포의 형질 변화를 확인함. 

29. 박사(과정) 한* (재학) [포스터] Nanoplasmonic Detection of EGFR Mutations Based on Extracellular Vesicle-Derived EGFR-Drug Interaction, World Biomaterials Conference (WBC) 2024, 2024, 대구(대한민국), 본 연구에서는 폐암 유래 혈중엑소좀에 탑재된 EGFR를 나노플라즈모닉 분석 방법으로 정밀하게 분석하는 폐암 조기 진단 기술을 개발하였다. 이러한 연구결과를 통하여 혈중엑소좀과 나노플라즈모닉 분석 방법이 다양한 질환을 조기 진단하는데 활용될 수 있을 것으로 기대함.

30. 박사(과정) 장* (재학) [포스터] An inhalable mRNA nanoparticle with enhanced nebulization stability and pulmonary microenvironment infiltration, World Biomaterials Conference (WBC) 2024, 2024, 대구(대한민국), 본 연구에서는 폐질환 치료를 위한 흡입 mRNA 전달 기술인 iLPX 입자를 개발함. iLPX는 네블라이저 사용 중 안정성을 증가시키고 폐 표면활성제 층을 침투할 수 있도록 디자인되어서 기존 지질나노입자에 비해 폐에서 더 높은 유전자 전달 효율을 보임. 이러한 연구결과을 통하여 흡입전달용 폐질환 mRNA 치료제를 위해서 다양하게 활용될 수 있을 것으로 기대함.

31. 석사 이* (졸업 / 2024.08) [포스터] Pathology-based and functional connectivity of affective symptoms in Alzheimer's disease continuum, Organization for Human Brain Mapping (OHBM) 2024, 2024, 서울(대한민국), 알츠하이머 환자에서 타우와 아밀로이드 두 마커에 대한 연구의 필요성을 인지하고, 알츠하이머에서의 정동 증상을 설명하기 위해, 타우와 아밀로이드가 모두 침착된 영역을 중심으로 기능적 뇌연결성 분석을 진행하여 정동 증상에 관여하는 여러 시스템의 변화를 확인함.

32. 박사 안* (졸업 / 2023.8) [포스터] IL7 genetic variant as a predictive biomarker for immune-related adverse events in solid cancer patients treated with immune checkpoint blockade, 제50차 대한암학회 학술대회 및 제10차 국제암컨퍼런스, 2024, 서울(대한민국), 이 연구는 면역 관문 억제제(ICB) 치료 중 면역 관련 부작용(irAEs)을 예측할 수 있는 혁신적인 생체표지자를 발견한 연구임. IL-7 생식세포 변이체가 irAEs의 유전체 예측인자로 확인되었으며, 이는 암 환자의 irAEs 예측에 중요한 기여를 할 것으로 기대됨. 대규모 한국인 코호트를 대상으로 한 전장 엑솜 시퀀싱과 RNA 시퀀싱 분석을 통해 IL-7 매개 면역독성의 메커니즘을 규명한 점에서 창의성과 혁신성이 돋보인다고 할 수 있음.

33. 석사(과정) 오* (재학) [포스터] Fully 3D-printed device with digital loop-mediated isothermal amplification as a hyper-sensitive and easy-to-use tool for point-of-care testing, 2023 한국바이오칩학회 추계학술대회, 2023, 제주(대한민국), 디지털 LAMP 기술을 3D 프린터로 제작된 microwell array device에 적용하여 말라리아 신속 진단 기술을 개발함. 이 device를 이용하여 샘플 준비부터 진단 결과 도출까지 총 30분 이내에 수행 가능함. 필름 기반 샘플 분할 방식으로 간단하게 조작 가능하며, 기존 PDMS 기반 device 에 비해 높은 정확도와 생산성을 확보함.

34. 박사(과정) 한* (재학) [포스터] On-chip microfluidic multiplexed detection of pathogenic RNA using cell-free protein synthesis, 2023 한국바이오칩학회 추계학술대회, 2023, 제주(대한민국), 환경에 구애받지 않고 민감하게 다중 핵산을 검출할 수 있는 무세포 단백질 합성 기반 미세유체 다중 검출 시스템을 연구하였음. 미세유체 다중 시스템에서 타겟 핵산 농도에 따라 녹색 형광 단백질 생성량이 결정되었으며, 1 pM 까지 타겟 핵산이 검출되는 것을 확인하였음.

35. 석사(과정) 김* (재학) [포스터] Detection of alpha-synuclein in human intestinal organoids for Parkinson’s disease research, 2024 한국바이오칩학회 춘계학술대회, 2024, 경주(대한민국), 본 연구는 퇴행성 뇌질환에 장과 장내미생물이 미치는 영향에 대해 연구할 수 있는 혁신적인 장-뇌축 체외 실험 모델을 개발한 결과를 설명하고 있음. 특히 파킨슨병의 핵심 마커인 알파시누클레인(alpha-synuclein)이 장 모사 체외 모델에서 검출이 되는지를 확인하여 분야에 새로운 관점을 제시함.

③ 참여대학원생 특허, 기술이전, 창업 실적의 우수성

1. 박사(과정) 석*열(재학), 능동 전자기 차폐를 적용한 근거리 비접촉식 능동 생체 전극, 대한민국 , 10-2588508, 2023, 외부 전자기 잡음에 민감하게 반응하는 능동 전극 방식의 피부 표면 생체 전기신호 수집 시스템을 능동 차폐하여 수집 시스템의 민감도 감소는 없이 외부 전자기 잡음을 효과적으로 차단하는 시스템을 개발함. 뇌전도, 심전도 등을 활용하는 웨어러블 헬스케어 등에 응용할 수 있는 산업 기술로서의 가치가 있음.

2. 박사(과정) 김*수(졸업 / 2024.2), 액적 포획 구조 어레이 및 이를 이용한 스페로이드 전달 및 스페로이드 어레이의 형성 방법, 대한민국 , 10-2693986, 2024, 본 발명은 스페로이드 어레이에서, 전체 또는 선택한 스페로이드들을 고립된 액적 어레이 환경으로 분리시킬 수 있는 액적 포획 구조 어레이 및 이의 용도에 관한 것으로, 본 발명에 따른 액적 포획 구조 어레이, 이를 이용한 스페로이드의 전달 방법/장치는 두 어레이의 접촉이라는 간단한 방법으로 매우 높은 효율로 액적 또는 스페로이드를 전달할 수 있으며, 사용자간의 편차가 매우 적다는 장점이 있다. 본 발명의 스페로이드 전달방법/장치를 사용하는 경우 통해 고립된 환경의 스페로이드 어레이를 대량 제조할 수 있으며, 특히, 본 발명의 액적 포획 구조 어레이 및 스페로이드 전달 방법을 사용하여 어레이에 나열된 각각의 스페로이드에 다양한 시약의 처리, 배양 배지의 교환 등에 유용하게 사용할 수 있다.

3. 박사(과정) 오*희(졸업 / 2023.8), 흡입전달용 인터페론 단백질 탑재 폐 계면활성제 나노입자 및 이의 제조방법, 대한민국 , 10-2625169, 2024, 본 기술은 호흡기성 바이러스에 의한 폐감염을 치료하기 위해서 면역조절약물인 인터페론 단백질을 폐포 내로 흡입 전달할 수 있는 폐계면활성제 기반 나노입자에 대한 것으로 이러한 나노입자를 이용하여 폐 내로 약물을 효율적으로 전달하여 다양한 폐질환을 흡입 치료할 수 있을 것으로 기대함.

4. 박사(과정) 유*실(재학), 박막 미세유체칩, 이를 포함하는 중합효소연쇄반응 장치 및 중합효소연쇄반응 장치를 이용한 중합효소연쇄반응 , 대한민국, 10-2668654, 2024, 현장에서의 신속 정확한 감염성 병원균의 검출을 위해 플라즈모닉 광열기판과 마이크로렌즈 어레이 카메라를 결합한 초고속 초소형 실시간 광열 분자진단시스템을 개발함. 본 특허는 광열 분자진단시스템에서 활용 가능한 카트리지에 관한 내용임. 카트리지는 플라스틱과 열전도율이 높은 금속 박막으로 구성되어 있어, 광열 기판으로부터의 카트리지 샘플로의 신속한 열 전달 및 열 방출이 가능하도록 설계되어 있음.

5. 박사(과정) 차*길(재학), 마이크로렌즈 어레이 기반 초박형 현미경, 대한민국, 10-2690597, 2024, 마이크로렌즈 어레이는 곤충의 시각 구조 및 원리에서 영감을 받은 생체 모방 초박형 배열 카메라이다. 곤충의 눈과 같이 여러 개의 렌즈가 포함되어 있으며 물체의 위치에 따라 다양한 영상화가 가능하다는 특징을 가지고 있다. 또한, 마이크로 렌즈의 특성으로 작은 렌즈 크기로 인해 초근접 이미징 거리에서도 흐려짐 없이 이미지가 잡히는 무한대의 피사계심도 (Depth of Field, DOF)를 가지고 있다. 본 발명은 마이크로 렌즈 어레이 기반 초박형 현미경을 구현하여 초근접 영상촬영장치를 개발하였다.

6. 박사(과정) 박*우(졸업 / 2024.2), 생체 센서 및 생체 센서를 포함하는 전자 장치, 대한민국, 10-2624789, 2024, 최근에는 지문, 동공 등의 사용자의 생체 정보를 이용하여 사용자 인증을 수행하거나 사용자의 건강 상태를 관리하는 전자 장치가 개발되고 있다. 본 발명은 사용자의 생체 신호를 감지하는 생체 센서 및 생체 센서를 포함하는 전자 장치에 관한 것이다. 생체 정보의 센싱 과정에서 수광 효율을 높이고 생체 신호에 포함된 노이즈를 감소시킬 수 있는 생체 센서 및 생체 센서를 포함하는 전자 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

7. 박사(과정) 김*경(재학), 고속 이미징을 위한 마이크로 어레이 렌즈 카메라, 대한민국, 10-2613608, 2023, 최근 이미지 센서를 개발하거나 외부 광학 장치를 이용하여 고속 카메라를 개발하는 연구가 수행되고 있음. 그러나 기존 고속 카메라의 경우 높은 수준의 회로를 요구하기 때문에 제작 비용이 높거나 부피가 크다는 단점이 있음. 본 발명은 단일 이미지 센서와 초박형 마이크로렌즈가 결합된 카메라를 이용하여 고속 비디오 캡처를 수행하는 방법을 제안함.

8. 박사(과정) 강*훈(졸업 / 2023.8), 마이크로렌즈 어레이 기반 현장진단용 초박형 현미경 MLA based ultrathin multiplex fluorescence reader), 미국, 11971532, 2024, 마이크로렌즈 어레이는 곤충의 시각 구조 및 원리에서 영감을 받은 생체 모방 초박형 배열 현미경이다. 곤충의 눈과 같이 여러 개의 렌즈가 포함되어 있으며 각 마이크로렌즈와 형광 필터를 결합시킴으로써 초박형 크기로 다중 형광 이미징이 가능하다. 다중 형광 분석을 통해 빠르고 정확한 진단이 가능하며, 복잡한 실험실 장비 없이 현장에서 다양한 질병을 동시에 진단할 수 있어 의료 접근성을 크게 향상시킬 수 있다.

9. 박사(과정) 김*진(재학), SYK 저해제를 포함하는 대장암 예방 또는 치료용 병용투여 조성물, 대한민국, 10-2657354, 2024, 본 연구는 SYK 저해제를 활용한 대장암 치료용 병용투여 조성물로, 기존 항암제와의 시너지 효과를 통해 치료 효능을 극대화하는 혁신적 접근을 제시한다. SYK 저해제가 암세포의 신호 경로를 차단해 암의 성장을 억제하는 방법으로, 환자 맞춤형 치료 가능성을 높인다. 또한, 암 치료제 개발에 새로운 방향을 제시함으로써 제약 산업에 실질적인 기여를 할 수 있을 것으로 기대된다.

④ 대학원생 연구 수월성 증진 실적

■ 연구 참여와 교과목의 연계

자기 주도적 연구 참여의 활성화

- 석사 및 박사과정 학생들 자기 주도적 연구 참여 환경 구축을 위해, 연구 프로젝트 참여 및 연구성과를 체계적으로 교과 평가에 반영할 수 있는 연구학점 제도를 운영하였다.

- 현재 학과에서 운영되는 학위심사 제도(석사학위 심사, 박사자격시험, 박사학위 예비심사 및 최종심사)에서 박사학위 예비심사는 2년 이내에 치루도록 하여, 모든 참여 대학원생들이 학위과정 초반부터 한 가지 이상의 연구 프로젝트를 계획성을 가지고 주도적으로 수행하도록 동기를 부여하며 심사 피드백을 반영하였다.

- 특히, 예비심사에서 학위 논문 청구 심사 형식의 기초 슬라이드 발표를 진행함으로써 저년차부터 한가지 연구주제를 선정하여 체계화할 수 있도록 가이드 하였다.

연구와 교과목의 연계 운영

- 연구 교과목을 기반으로 발전시켜 관련 지식습득과 연구 진행이 긴밀하게 연결되도록 하였다.

- 연구의 결과물을 논문으로 작성하는 과정에서 요구되는 능력을 습득할 수 있는 교육과정을 운영하여 참여 대학원생들이 연구결과를 양질의 논문으로 완성하며 성공적으로 국내저널/국제저널/학회 등에 발표하도록 하였다.

- 학기마다 BiS978 바이오퓨전세미나 개설 (2023 가을학기, 2024 봄학기)

- Nature 편집장 특강 (2023.10.10.)

■ 연구 교류 프로그램

융합 공동 연구 지원

- 학과 내 바이오를 중심으로 하는 바이오정보, 시스템생물, 바이오전자, 바이오나노 및 마이크로시스템, 뇌과학 및 신경공학, 바이오이미징 등 여러 분야의 교수진과 연구진을 기반으로 두 가지 이상의 분야를 융합시켜 새로운 시도를 할 수 있는 교육 프로그램의 개발을 추진하고자 함. 학과에서는 이미 바이오퓨전 세미나 등의 교과목을 운영함으로써, 두 가지 이상의 분야가 하나의 주제로 연결되어 새로운 해결책을 제시할 수 있는 방법을 모색하고 논의할 수 있는 기회를 제공하였다.

- 여러 분야의 참여 대학원생들이 수시로 자유롭게 토론할 수 있는 오픈 공간을 양분순빌딩에 마련하여 학생들 간 연구 교류 환경을 조성하여 운영하였다. (양분순 C-SPACE 등)

연구 교류 프로그램 개발

- 학과에서는 다양한 주제로 하는 심포지움을 개최하면서, 바이오정보/시스템생물, 바이오전자, 바이오나노/마이크로시스템, 뇌과학/신경공학, 바이오이미징 등 각 분야에서 국제적으로 명성있는 학자들을 초청하여 세미나를 개최할 뿐 아니라 대학원생들이 연구주제를 전문가들과 토론할 수 있는 기회를 제공함으로써 연구경험을 청취하고 연구방법을 배움으로써 새로운 연구 시도를 할 수 있는 교육의 효과를 극대화하였다.

- 참여 석사 및 박사 과정 학생들의 저명 국제학회 참가 및 발표를 지원하여 전문 분야의 세계적 연구 동향을 파악하고 다양한 피드백을 통해 연구의 질을 향상시키고 국제적인 경쟁력을 확보할 수 있는 기회를 제공하였다.

- 다양한 주제의 세미나 개최

2023.09.11, Dept. Biomedical Engineering Johns Hopkins University School of Medicine, Human Biology in Space: Organ-on-a-Chip Approach to Modeling Cardiac Dysfunction in Microgravity

2023.09.13, 중앙대학교 화학과 , Toward Sensitive Point-of-Care Diagnosis of COVID-19 with Nanoplasmonic Sensing Platforms

2023.10.04, KAIST 전기및전자공학부 , Seeing through the Body

2023.10.11, Center for iPS Cell Research & Application, Kyoto University, RNA/RNP Synthetic Biology for Cell Regulation

2023.10.23, 하버드 David Mooney 그룹, Multiscale Mechano-Medicine: from Mechanobiology to Tissue-Interfacing Stimulating Medical Devices

2023.10.31, University of Pennsylvania, Microengineered biomimicry of human physiological systems for space research

2023.11.01, 서울대학교 의과대학 의공학교실 , Past, Present, and Future of the Biomedical Engineering : Exemplary Technological Convergence and Pioneer of Medical Device Startup

2023.11.06, Neurology and Psychiatry, David Geffen School of Medicine, UCLA, Practice crystalize volatile working memory representations

2023.11.08, 국립암센터 신경과, Neuroimaging for differential diagnosis and understanding of CNS inflammatory diseases

2023.11.10, University of Utah, Advances in Astrobiology and Space Health: Microfabricated Organic Analyzer for Biosignatures (MOAB) and Astronaut health monitoring

2023.11.22, 성균관대학교 나노공학과, Immunotherapy Empowered by Dynamic Immune Modulation

2023.11.22, University of Southern California, High Resolution and Low Cost HIV Resistance Testing

2024.03.13, GIST 신소재공학부 , Electrically Conductive Hydrogels as New Functional Biomaterials

2024.03.20, 고려대학교 심장혈관흉부외과 , Novel Fluorescent Images for Pulmonary Segmentectomy in Lung Cancer

2024.03.27, 연세대학교 생명공학과, Decoding Our Second Genome for Microbiome Medicine

2024.04.03, 한국뇌연구원 뇌연구실용화센터 , Construction and Utilization of Advanced Brain Research Platforms at the Brain Tech Center

2024.04.24, UNIST 바이오메디컬공학과 , Electrocorticography Display for High Precision Intraoperative Brain Mapping

2024.05.08, 이화여자대학교 목동병원, Biomarkers and Digital Therapeutics for Patients with Cognitive Impairment

2024.05.22, National University of Singapore , A Cell Therapy Approach to Tissue Regeneration and Wound Healing

2024.05.29, Dept. Health Sciences and Technology, Institute of Translational Medicine, ETH Zurich , Mechanoregulation of Cell Niches in Health and Disease

2024.06.24, Dept of Bioengineering, Univ of Washington , Engineering cortical plasticity in primate cortex

2024.06.24, NGeneBioAl, CA, USA , A New Era in Proteomics: Recent Advancements and Integration of AI

2024.08.14, Dept. Mechanical Engineering, Northwestern University , Fracture-resistant soft Materials by Network Topology Engineering

2024.08.22, Centre national de la recherche scientifique (CNRS), Transport, mixing and rheology of blood suspensions in the microcirculation

- 국제학회 논문 발표지원 (BK사업비 기준)

20240504-20240509, ISMRM&ISMRT 2024, 싱가포르, 박사과정 2명 파견

20240712-20240716, ISMB 2024, 몰트리올(캐나다), 박사과정 1명 파견

20240715-20240719, IEEE EMBS 2024, 올란도(미국), 석사과정 1명 파건

선배 초청 연구경험 특강 프로그램 운영

- 참여 대학원생들이 연구를 진행하는 중 여러 가지 요인으로 연구에 대한 흥미를 잃게 되거나 정신적으로 심한 스트레스를 받는 경우가 종종 발생할 수 있다. 또한 극심한 스트레스 상황이 아니더라도 꾸준히 흥미를 가지고 연구에 집중하기 위해 지속적인 내적 혹은 외적 동기부여가 필요하다. 참여 대학원생들이 연구에 흥미를 잃지 않고 연구에 집중하도록 도와주기 위해 교육연구단 졸업생을 중심으로 본인의 연구 경험 혹은 실패를 극복한 사례 등을 나누고 학생들과 같이 논의하는 형식의 특강 또는 워크숍 프로그램을 운영하였다.

- 일, 생활, 육아 세 마리 토끼 잡기 워크샵 개최 (2024.08.28.)

■ 새로운 연구 시도 지원

실패할 가능성이 있으나 가치 있는 새로운 연구 시도 활성화

- 참여 석사 및 박사과정 학생들이 창의적이고 영향력이 클 것으로 기대되지만 실패할 가능성이 있는 연구 아이디어를 냈을 때 최초의 연구 시도를 적극 장려할 수 있는 방안을 제도적으로 정착시키고자 노력하였다. 특히, 박사학위 졸업 요건 중 논문게재 요건을 폐지하여 모험연구, 도전연구 등 시간이 오래 걸리거나 논문게재 등의 불확실성이 높은 연구 주제라도, 대학원생들이 연구의 흥미를 느끼고 새로운 시도를 실현할 수 있는 기반을 마련하였다. 이를 계기로 기존의 연구를 뛰어넘어 새로운 돌파구(breakthrough)를 제시하는 연구로 발전될 가능성을 제공할 수 있을 것이다.

- 2024년 공과대학 석·박사 모험연구 선정

석사과정 김*은 학생(지도교수:신우정) DLP 방식의 3D 프린팅을 사용한 하이드로겔 기반의 장 기저막과 세포외기질 특성을 가진 장 모사 칩 개발, 연구처 최우수 과제 선정

박사과정 김*연 학생(지도교수:최정균) 펩타이드 서열 기반 딥러닝 방법을 통한 면역원성 예측 모델 개발, 공과대학 선정

석사과정 김*민 학생(지도교수:신우정) 질 내 마이크로바이옴 연구를 위한 vagina-on-a-chip의 개발, 공과대학 선정

■ 산업체 및 병원과 연구의 연계 운영

병원 임상-연계 연구 기회 확대

- 연구과정에서 요구되는 수요에 따라 의과대학 병원과 연계하여 임상현장을 직접 경험하고 필요한 부분을 바이오공학으로 연결할 수 있는 기회를 제공하고자 중개임상 연구 기회 확대하였다.

- 특히, 병원에서 임상의사들과 직접 연구를 진행하는 의공학과 연구자들을 초청하여, 현장에서 연구하는 공학 연구자들로부터 실질적인 연구경험담을 전해 들을 수 있는 기회를 마련하기 위해 노력하였다.

- 의사 초청 세미나 현황

2023.09.11, 김덕호 교수(Dept. Biomedical Engineering Johns Hopkins University School of Medicine) Human Biology in Space: Organ-on-a-Chip Approach to Modeling Cardiac Dysfunction in Microgravity

2023.11.01, 김희찬 교수(서울대학교 의과대학 의공학교실) Past, Present, and Future of the Biomedical Engineering : Exemplary Technological Convergence and Pioneer of Medical Device Startup

2023.11.08, 김수현 교수(국립암센터 신경과) Neuroimaging for differential diagnosis and understanding of CNS inflammatory diseases

2024.03.20, 김현구 교수(고려대학교 심장혈관흉부외과) Novel Fluorescent Images for Pulmonary Segmentectomy in Lung Cancer

2024.05.08, 김건하 교수(이화여자대학교 목동병원) Biomarkers and Digital Therapeutics for Patients with Cognitive Impairment

4. 신진연구인력 현황 및 실적

■  바이오 융복합 IBN (IT-BT-NT) 펠로우십 운영 (우수인력 확보)

생물학 및 의학과 정보, 전자, 나노 공학이 다학제적으로 융합된 바이오공학 분야를 국제적으로 선도할 창의적인 인재를 양성한다는 본 사업의 취지에 맞는 박사후연구원 및 계약교수 프로그램을 운영하였다.

신진연구인력은 박사후 경력에 따라 3 step, 3 track의 융복합형 IBN fellowship을 운영하였다.

- IBN PhD fellow (track 1 - step1 / 박사학위 취득 1년 이내의 박사급 인력)

- IBN scholar (track 1 - step2 / 박사학위 취득 2년 이내의 박사급 인력 또는 IBN PhD fellow 1년이상 재직자)

- IBN research faculty (track 1 - step3 / 박사학위 취득 3년이내의 박사급 인력)

- IBN industry faculty (track 2 / 박사학위 취득 3년이내의 박사급 인력, 5년이상 산업계 경험자)

- IBN MD faculty (track 3 / 의학박사학위 및 전문의 취득자)

BK신진연구인력 현황

전자공학 분야, 박*혁(20230301–20240229 (12개월)), 한국과학기술원 (전기및전자공학과) 박사졸업  : track 1 - step1

면역치료용 생체재료공학 분야, 정*경(20230301–20230612 (4개월)), 한국과학기술원 (바이오및뇌공학과) 박사졸업  : track 1 - step1 

유연전자소자, 신축성전도체, 생체전자소자 분야, 이*희(20230301–20240229 (12개월)), 한국과학기술원 (신소재공학과) 박사졸업  : track 1 - step1

생물정보학 분야, 손*태(20230301–20240229 (12개월)), 한국과학기술원 (바이오및뇌공학과) 박사졸업  : track 1 - step1

전자공학 분야, 박*혁(20240501–20250430 (12개월)), 한국과학기술원 (전기및전자공학과) 박사졸업  : track 1 - step2

바이오및뇌공학 분야, 김*수(20240501–20250430 (12개월)), 한국과학기술원 (바이오및뇌공학과) 박사졸업  : track 1 - step1

계산유전체학 분야, 박*순(20240501–20250430 (12개월)), 한국과학기술원 (바이오및뇌공학과) 박사졸업  : track 1 - step1

바이오및뇌공학 분야, 이*희(20240501–20250430 (12개월)), 한국과학기술원 (바이오및뇌공학과) 박사졸업  : track 1 - step1

시스템생물학 분야, 이*훈(20240501–20250430 (12개월)), 한국과학기술원 (바이오및뇌공학과) 박사졸업  : track 1 - step2

바이오및뇌공학 분야, 정*혁(20240501–20250430 (12개월)), 과학기술연합대학원 (UST) 박사졸업  : track 1 - step1

물리학, 광학 분야, 고*석(20240901–20250831 (12개월)), 고려대학교 박사졸업  : track 1 - step3

생물정보학 분야, 전*성(20240901–20250831 (12개월)), 한국과학기술원 (바이오및뇌공학과) 박사졸업  : track 1 - step1

■ 바이오 융복합 IBN 플래그쉽 프로젝트 운영 (우수인력 양성)

안정적 학술 및 연구 활동을 위한 제도 운영 현황

- 신진연구인력의 연구활동의 지속성을 위해 연구단 지원기간을 기본적으로 1년으로 하고, 추가지원이 필요한 경우 연장지원 하였다.

- 4차년도에는 참여교수에게 국제화경비 및 연구활동비(실험실습 재료비 등)를 지원함으로써 신진연구인력의 연구활동 환경 조성에 도움을 주었다.

바이오 융복합 우수인력 양성 사업을 통해 도출한 연구성과

- 저널논문 게재

(1저자) ,CLINICAL AND EXPERIMENTAL MEDICINE, Intratumoral adoptive transfer of inflammatory macrophages engineered by co-activating TLR and STING signaling pathways exhibits robust antitumor activity(2023.12)IF(2023) 3.2

(2저자) ,ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS, Divide and Conquer: Design of Gallium-Based Liquid Metal Particles for Soft and Stretchable Electronics(2024.08)IF(2023) 18.5

(1저자) ,EXPERT OPINION ON DRUG DISCOVERY, Applying network link prediction in drug discovery: an overview of the literature(2024.01)IF(2023) 6

(1저자) ,NPJ SYSTEMS BIOLOGY AND APPLICATIONS, Decoding the principle of cell-fate determination for its reverse control(2024.05)IF(2023) 3.5

- 학술대회 발표

2023 MRS Fall Meeting & Exhibit, 2023.11.26.~12.01, 보스톤(미국), Large-area photo-patterning of initially conductive EGaIn particle-assembled film for soft electronics

- 과제수주

2022년도 창의도전연구기반지원, 초음파와 광기술의 융합을 통한 생체조직 초고심도 광에너지 제어 기술 개발, 20220601 - 20250531, 연구재단, (연구책임, 총 3년, 연 7천만원)

5. 참여교수의 교육역량 대표실적

■ 최근 1년간 교육연구단 참여교수의 교육역량 대표실적

1. 강형률 교수, [신규교과목 개설]-BiS400/뇌기능모델링, 2023 가을학기, 이 과목은 단일 뉴런 수준에서 신경 네트워크를 거쳐 뇌 전체에 이르는 뇌 기능의 수학적 및 계산적 모델링 방법을 조사하고, 이를 통해 수학적 모델을 공식화하고 계산 시뮬레이션 및 분석을 코딩하는 연습을 통해 뇌 기능을 다양한 수준에서 모델링하는 방법을 다룸.

2. 장무석 교수, [신규교과목 개설]-BiS400/의생명공학원리, 2023 가을학기, 이 과목은 현대 현미경 기술에 중점을 두고 생의학에서의 광학 이미징 기술에 대한 기본 지식을 제공한다. 이미지 획득을 위한 광학 기기, 광학 이미징의 기초 이론, 이미지 재구성 알고리즘 및 이미지 분석 기술 등 광학 이미징 체인의 전체 관련 주제를 다룰 것임. 또한, 현대 이미징 기술의 최근 응용 사례를 의학적 진단, 신경 공학, 기초 생의학 연구에서 논의할 것임.

3. 라집 슈베르트 교수, [신규교과목 개설]-BiS400/Single Cell Biology, 2024 봄학기, 이 과목은 3개의 부분으로 구성되며, 각 부분은 학생들이 발표하는 강의와 저널 클럽을 포함한다. 1부(1-13강)는 유전학과 유전자 공학의 개요를 임상적 및 비임상적 응용의 맥락에서 다루며, 단일 세포 분석의 영향과 가치를 설정하는 데 중점을 둠. 이를 통해 의료 및 기타 분야에서 일하는 사람들에게 중요한 시사점을 배우게 될 것임. 2부(16-25강)는 단일 세포 분석 분야에서 사용되는 도구에 중점을 두고, 유전체 및 전사체 분석, 단일 세포에서의 유전자 발현, 신호 전달 및 세포 운명 결정의 동적 분석에 집중할 것임. 3부(마지막 2주)는 단일 세포 생물학 및 응용 분야에서의 그룹 프로젝트로 구성함.

4. 박성홍 교수, [신규교과목 개설]-BiS400/Machine learning for medical image analysis, 2024 봄학기, 이 과목은 딥러닝과 의료 영상의 기초 이론을 소개하고, 의료 영상 분석 및 획득을 위한 딥러닝 네트워크 구현 실습을 하는 것임. 강의 내용은 의료 영상과 딥러닝의 기초 이론, 의료 영상 분할, 정합, 획득 가속화, 아티팩트 억제, 진단을 위한 딥러닝 네트워크 구현을 포함함. 학급 내에서 딥러닝 성능 경쟁대회도 한 차례 진행하였고, 소규모 그룹의 학생들이 각자 새로운 주제를 제안하고 관련 딥러닝 네트워크를 구현하는 프로젝트도 진행함.

5. 장무석 교수, [신규교과목 개설]-BiS800/계산의생명공학, 2024 봄학기, 이 과목은 1) 광학 및 최적화 알고리즘에 대한 기본 지식과 2) 생의학에서의 현대 계산 광학 이미징 기술의 작동 원리를 제공함. 디지털 조직병리학, 초고해상도 이미징, 산란체를 통한 이미징, 칼슘 이미징을 포함한 다양한 생의학적 응용 사례도 논의될 것임.

6. 이영석 교수, [book chapter]교재 제목: Deadenylation Methods and Protocols, 2024, pp.303-317 Chapter: Mathematical Modeling of mRNA Poly(A) Tail Shortening Process, 이 chapter는 생체 외로 탈아데닐화 실험을 정량적으로 분석하기 위한 수학적 접근법을 설명함. 기존 방법과 달리, 단일 탈아데닐화 사건의 동역학을 추정하여 폴리(A) 꼬리 단축 과정 중 탈아데닐화 동역학의 변화를 밝혀냄. 폴리(A) 꼬리 길이나 완료 시간을 추적하는 대신 모든 정보를 활용하고, 각 탈아데닐화 사건에 대한 동역학이 일정하다는 것과 같은 생화학적 반응에 대한 강한 가정을 적용하지 않았기에 유용함. 모델의 단순성 덕분에 이 접근법은 일반적이며 DNA/RNA 대사의 모든 촉매 사건의 연속에 적용 가능함.

7. 정아인 교수, [KMOOC]-인지신경과학의 이해, 2024.07.08.~2024.08.25., 인지신경과학의 역사와 기초 신경생리학적인 지식을 전반적으로 소개하여 인지신경과학을 이해하기 위한 기초지식을 쌓고, 중반은 신경계의 구조와 기능에 대해 설명하며, 신경계에 대한 기초지식과 고등인지기능과의 관계와 함께 다양한 인지장애에 대해 다룸.

6. 교육의 국제화 전략

① 교육 프로그램의 국제화 현황 및 계획

■ 바이오공학 분야 글로벌 우수 대학과 신규 글로벌 네트워크 형성 현황

본 교육연구단은 아시아권 다섯 대학, 유럽권 두 대학, 및 미국 두 대학과 MOU를 체결하고, 글로벌 우수 대학과 대학원 공동학위제 및 교환학생 프로그램 추진에 앞서 매년 공동워크샵을 개최하여 글로벌 우수 대학의 선진적 바이오공학 기술을 학습할 수 있는 기회를 제공하였다.

이는 바이오공학 산업기술이 필요한 시장과 나아갈 방향을 제시할 있다는 점에서 상당히 중요한 과정이라고 생각함. 이러한 교육과정 국제화는 현 바이오공학 교육의 국제적 흐름을 파악하는데 큰 도움이 될 것이며, 이를 통해 국제적 지식의 기준을 세우고자 하였다.

현재 본 교육연구단과 MOU를 체결하고 있는 글로벌 우수 대학은 아래와 같다.

유럽 : 영국 Leeds 대학교, The Faculty of Engineering (2017.02.16.)

스위스취리히연방공대(ETHZ), Department of Biosystems Science and Engineering (2019.11.1)

아시아: 국립대만대학교 (NTU), Institute of Biomedical Engineering (2016.10.04.)

베이징대학교, Center for Data Science in Health and Medicine (2016.12.28)

싱가포르 국립대 (NUS), Department of Biomedical Engineering (2017.10.15.)

중국 심천과기대(SIAT), Institute of Biomedical & Health Engineering (IBHE) (2017.06.16.)

상하이교통대(SJTU), School of Biomedical Engineering (2018.10.18)

북미: 미국 조지아공대 (Georgia Tech) 의공학과 / 에모리대학(2014.12.18.)

미국 UC Irvine, Department of Biomedical Engineering (2017.08.04)

국제 공동워크샵 개최 현황

외국인 학생유치 강화 : The 2nd KAIST-Mahidol University Joint Workshop on Biomedical Engineering (2023.12.04-05) 

글로벌 학술네트워크 강화 : The 4th KAIST-SJTU Joint Faculty Workshop of Biomedical Engineering (2024.06.13-14)

글로벌 네트워크 강화 : 2023 Harvard University-KAIST Joint Workshop (2023.11.27-12.01) 

■ 외국 연구소 및 대학과의 인적 교류 현황

본 교육연구단은 지난 1년간 대학원생들에게 최신 글로벌 연구 동향을 파악하고 국제 교류의 기회를 제공하기 위해서 바이오공학 각 분야에서 선도적인 연구를 수행하고 있는 13명의 해외석학을 초빙하여 초청세미나를 개최하였다. 이는 해외석학과 본 교육연구단 참여교수간 글로벌 인적 네트워크를 형성할 기회를 제공하고 나아가 본 교육연구단 대학원생들이 해외석학 연구실을 방문하여 공동연구를 수행하고 공동 지도교수 및 학위논문 심사위원으로 초빙할 수 있는 기회를 제공하였다.

해외석학 초빙 및 활용 현황

20230911, 김덕호 교수(Dept. Biomedical Engineering Johns Hopkins University School of Medicine)

20231011, Hirohide Saito Professor(Center for iPS Cell Research & Application, Kyoto University)

20231023, 남성민 박사(하버드 David Mooney 그룹)

20231031, 허동은 교수(University of Pennsylvania)

20231106, Peyman Golshani M.D., Ph.D., Professor(Neurology and Psychiatry, David Geffen School of Medicine, UCLA)

20231110, 김정규 교수(University of Utah)

20231122, 이하연 교수(University of Southern California)

20240522, Andy Tay Kah Ping Professor(National University of Singapore )

20240529, Viola Vogel Professor(Dept. Health Sciences and Technology, Institute of Translational Medicine, ETH Zurich )

20240624, Azadeh Yazdan Professor(Dept of Bioengineering, Univ of Washington )

20240624, 김상태 박사(NGeneBioAl, CA, USA )

20240814, 김준수 교수(Dept. Mechanical Engineering, Northwestern University )

20240822, Manouk Abkarian  Dr.(Centre national de la recherche scientifique (CNRS))

최근 1년간 외국대학과의 복수학위제, 외국 연구소 및 대학과의 인적 교류 현황

20231220-20240702, Japanese Foundation For Cancer Research (JFCR), 일본, 김**(지도교수:박지호) 효과적인 항암면역치료를 위한 암 연관 섬유아세포를 표적 제어하는 연구를 수행하기 위해서 암 연관 섬유아세포 전문가인 JFCR에 있는 Takatsugu ishimoto 교수 연구실을 방문하여 암 연관 섬유아세포의 암생물학적 기능에 대해서 직접 배울 수 있는 기회를 가짐.

■ 우수 외국인 학생 유치 현황 및 계획

본 교육연구단의 글로벌 대학원 교육을 실현하고 우수한 인재를 해외로부터 확보하기 위하여 노력하였다. 최근 1년간 중국, 미국, 카자흐스탄, 인도네이시아 등 다양한 국가들로부터 온 8명의 석사과정 및 박사과정 대학원생과 프랑스, 독일, 중국 등 국가들로부터 방문한 4명의 대학원 교환학생을 유치하였고, 앞으로도 더욱 우수한 외국인 학생을 많이 유치하기 위해서 다방면으로 노력을 기울일 예정이다. 특히, 전략적으로 태국, 베트남, 인도네시아와 같은 동남아 국가들로부터 우수한 학생을 지속적으로 유치하기 위하여 HUST, SJTU와 같은 우수 대학과 공동워크샵을 개최하여 본 교육연구단의 대학원 프로그램을 소개하였다. 이와 더불어 본 교육연구단에서는 차별적인 글로벌 교육 및 연구 과정을 제공하고 외국인 친화적 연구실 문화 환경을 조성하여 우수한 외국인 학생들이 교육을 받고 연구를 수행하는데 어려움이 없도록 노력하였다,

외국인학생 유치 실적

2023.가을. 석사과정. 미국

2023.가을. 석사과정. 카자흐스탄

2023.가을. 석사과정. 인도네시아

2023.가을. 석사과정. 이스라엘

2023.가을. 석사과정. 레바논

2023.가을. 박사과정. 중국

2023.가을. 석박사통합과정. 인도네시아

2024.봄. 석사과정. 인도네시아

외국인 교환학생 및 인턴 유치실적

2023.가을. 석사과정. 프랑스. INSA Lyon

2023.가을. 석사과정. 독일. University of Stuttgart

2023.가을. 석사과정. 중국. Tsinghua University

2024.봄. 석사과정. 대한민국. University of Florida

해외 소개 활동 및 외국인 친화적 연구실 문화 환경 조성 활동

매년 추석을 앞두고 외국인 학생들과 함께하는 외국인 학생간담회 / 선물 나눔 행사 등을 진행하고 있다

■ 해외학자(전임교수) 현황

KAIST 바이오및뇌공학과의 25명의 전임교수 중 외국인 교수는 네 명이다. Christopher Fiorillo는 미국에서 학위를 받고, 스위스, 영국, 미국에서 연구원으로 재직 후 2009년도에 KAIST에 임용되었다. 기존에 있던 한국 교육시스템과 다른 다양한 교육방식으로 학생들을 지도하고, 아직까지 한국 대학에서는 새로운 교육 분야인 뇌인지공학이 자리 잡을 수 있게 꾸준히 노력하였다.

2023년 전반기 3명의 외국인 전임교수가 부임하였고, 뇌인지공학, 면역공학, 분자진단 분야의 교육과 연구의 국제화를 위하여 역할을 할 계획이며, 학과 대외협력위원회 활동으로 해외 대학들과 활발한 교육/연구 교류(심포지엄 개최, MOU 체결)를 통해 교환학생, 해외대학방문, 해외공동연구, 유학 등 학생들에게 여러 가지 기회를 열어주는데 기여할 것이다.

외국인 전임교수 현황

Christopher Fiorillo, 2009.01. 임용, 미국, Oberlin College 학사졸업, Oregon Health Sciences University 박사졸업, 연구분야: 계산신경과학 / 세포 및 시스템 신경생리학, 도파민-보상 시스템

Yul HR Kang, 2023.06 임용, 미국, 서울대 의과대학 MD 학사졸업, Columbia University 박사졸업, 연구분야: 계산신경과학 / Computational Neuroscience

Hui-Shan Li, 2023.06 임용, 중국, Tianjin University 학사졸업, Seoul National University 박사졸업, 연구분야: Immunotherapy and synthetic biology

Rajib Schubert, 2023.06 임용, 미국, Columbia University 학사졸업, ETH 박사졸업, 연구분야: NanoBioTechnology / 분자진단 및 약물전달

외국인 전임교수의 대학원 강의실적 현황

Yul HR Kang, 2023.가을학기, BiS400 바이오및뇌공학 특론 <modeling brain function>

Rajib Schubert, 2024.봄학기, BiS400 바이오및뇌공학 특론 <single cell biology>

Yul HR Kang, 2024.봄학기, BiS427 계산신경과학

Hui-Shan Li, 2024.가을학기, BiS800 바이오및뇌공학 특강<합성면역공학>

■ 글로벌 교육 인프라 현황

학생들의 글로벌 역량을 키우기 위해서 현재 본 교육연구단의 전임교수의 대학원 수업은 영어로 진행되고 있음. 최근 1년간 전임교수 중 외국인 전임교수는 4명으로 약 16%이다. 또한 우수 외국인 대학원생 확보를 위해서 외국인 대학원 입시 전형을 별도로 진행하고, 매년 동남아 우수 대학들과 공동워크샵을 개최하여 본 교육연구단을 직접 소개하고 있어 우수한 동남아대학 외국인 학생들이 많이 유치될 것으로 생각된다. 현재 외국인 학생비율은 약7-8%정도이다. 마지막으로 학위논문 외국어 작성비율은 97%이다.

최근 1년간 글로벌 교육 인프라 현황

2023.가을학기. 개설과목수 6 외국어강의수 6 비율(%) 100

2024.봄학기. 개설과목수 7 외국어강의수 7 비율(%) 100

2023.가을학기. 전임교수수 25 외국인전임교수수 4 비율(%) 16

2024.봄학기. 전임교수수 26 외국인전임교수수 4 비율(%) 15.38

2023.가을학기. 대학원생수 236 외국인대학원생수 20 비율(%) 8.47

2024.봄학기. 대학원생수 229 외국인대학원생수 17 비율(%) 7.42

2023.가을학기. 대학원학위논문수 42 외국어작성 논문수 40 비율(%) 95.23

2024.봄학기. 대학원학위논문수 25 외국어작성 논문수 25 비율(%) 100

② 참여대학원생 국제공동연구 현황과 계획

■ 최근 1년간 교육연구단 소속 학과(부) 참여대학원생 국제공동연구 실적

1. 허**(지도교수:손성민), (공동연구자:Duong, Veasna, Cambodia/IP Cambodia) 유전자가위 기반 아보바이러스(Arbovirus) 신속진단 기술 개발 (202403- 202412) 유전자가위 기술을 활용하여 다양한 아보바이러스를 동시에 검출할 수 있는 신속 진단 기술을 개발 연구를 수행함. 간편하면서도 바이러스를 정확히 식별하고 PCR 검사와 유사한 수준의 민감도를 갖는 유전자가위 진단 기술을 개발함으로써, 진단 인프라가 미비한 중저소득 국가에 유행하는 아보바이러스의 확산을 막는 데 기여하고자 함.

2. 조**(지도교수:이영석), (공동연구자:Alisha (Jonesy) Jones, 미국/New York University) Analysis of RNA structure probing (202406- 202408) 기존에 재현성 및 정확도가 떨어졌던 structure probing data의 반응성 지표를 여러 통계적/전산학적 기법을 적용하여 좀 더 신뢰도가 높은 새로운 지표를 만들었다는 점에서 우수성을 가짐. 이 새로운 지표를 통해 RNA 구조에 대한 더 깊은 이해와 그를 통한 RNA 치료제로의 응용을 연구 목표로 하고 있음.

3. 김**(지도교수:박지호), (공동연구자:Takatsugu ishimoto, 일본/JFCR) 항암면역치료를 위한 RNA 탑재 나노입자 활용 암 연관 섬유아세포 표적 제어 기술 개발 (202309- 202408) 암 연관 섬유아세포 전문가인 Japanese Foundation For Cancer Research에 있는 Takatsugu ishimoto 교수 연구실과 공동연구를 통하여 RNA 탑재 나노입자를 활용하여 효과적인 항암면역치료를 위한 암 연관 섬유아세포를 표적 제어를 하는 연구를 수행함.

4. 송**(지도교수:장무석), (공동연구자:Atsushi Shibukawa, Ryota Higuchi, Hideharu Mikami, Yuki Sudo , 일본/Hokkaido University, Okayama University) 홀로그래피 기반 3차원 초고속 광 초점 제어 기술 (202301-202404) 본 국제공동연구는 광 초점 제어 기술의 속도 한계를 극복하는 새로운 초고속 홀로그래픽 초점 제어 방법을 제안함. 전통 초점 제어 방식은 종축 속도가 크게 제한되나, 본 연구는 광 변조기와 무질서 매질을 활용해 종축 속도 문제를 극복하고 최대 초점 제어 속도 31MHz로 작동함을 검증함. 이 기술은 생물학적 현미경 관찰, 초고해상도 생물 동역학 연구, 레이저 미세가공 등 다양한 응용 분야에서 광범위하게 활용될 수 있으며, 의료 진단 및 제조 생산성 향상에도 기여할 것으로 기대됨.

5. 이**(지도교수:조광현), (공동연구자:Jongrae Kim, UK/University of Leeds) Recursive Self-Composite Approach Towards Structural Understanding of Boolean Networks (202309-202406) University of Leeds 대학의 Jongrae Kim 교수와 국제공동연구를 통해 개발한 Recursive Self-Composite 분석 방법은, 논리표현식 기반 (Boolean) 네트워크의 동역학을 하나의 수식 형태로 표현하여 분석하는 방식임. 이를 통해 대규모 네트워크의 끌개지형이나 여러 동역학적 특징을 시뮬레이션 없이 선제적으로 분석할 수 있음.

6. 노**(지도교수:최명철), (공동연구자:Cyrus Safinya , 미국/ UCSB) Synchrotron X-ray study of intrinsically disordered and polyampholytic Tau 4RS and 4RL under controlled ionic strength (201803- 202408) 알츠하이머병의 Hallmark 단백질인 Tau의 Radius of Gyration을 Ionic 환경에서 실험으로 측정한 최초의 결과를 보고함. 

연구역량 영역

□ 연구역량 대표 우수성과

박지호 교수는 폐질환 치료를 위한 흡입 mRNA 전달 기술인 iLPX 입자를 개발함. iLPX는 네블라이저 사용 중 안정성을 증가시키고 폐 표면활성제 층을 침투할 수 있도록 디자인되어서 기존 지질나노입자에 비해 폐에서 더 높은 유전자 전달 효율을 보였다. (ACS Nano, IF2023=15.8, JIF(%) 6.0, Q1)

이도헌 교수는 최근 고령화와 생활 습관 변화로 인해 암, 심혈관계 질환 등 복합질병의 발병률이 증가하면서 정밀 의료를 통한 개인 및 사회적 의료비 절감이 요구됨에 따라 개인화된 유전자 네트워크와 유전자 커뮤니티 결속력 측정 기술을 개발하여, 환자 특이적인 유전자 커뮤니티 약화를 통해 질병 기전을 설명하고, 효과적인 맞춤형 약물 표적을 제안함. (Briefings in Bioinformatics, IF2023=6.8, JIF(%) 4.1, Q1)

장무석 교수는 메타표면의 특장점을 활용한 메타 샥–하트만 파면 센서를 개발하였으며, 이 센서는 기존 샥-하트만 파면센서로는 측정할 수 없었던 복잡한 물체의 위상이미징을 성공적으로 측정하였으며, 안정적인 초소형 위상 이미징 기술의 가능성을 보여줌 (Light-Science&Applications, IF2023=20.6, JIF(%) 2.9, Q1). 또한, 홋가이도 대학교 팀과 국제 공동연구를 통하여 세계 최소 속도의 입체적 조명기술을 개발함.(Nature Comm., IF2023=14.7, JIF(%) 5.6, Q1)

최정균 교수는 세계 최대 규모의 암 조직 단일세포 및 공간전사체(모든 유전자의 발현 양상을 개별 세포 단위에서 혹은 3차원 조직 구조상에서 분석한 데이터) 데이터베이스를 구성하고, 이를 바탕으로 삼성서울병원 연구팀과 함께 면역 치료의 예후 예측에 중요한 세포 생태계 타입을 발굴하여 보고함. (Nature Comm., IF2023=14.7, JIF(%) 5.6, Q1)

박성준 교수는 미국 하바드대학교 의과대학교 팀과 공동으로 언제든 부착 및 탈착이 가능한 하이드로젤 형태의 바이오 테이프를 연구함. 본 연구에서 개발한 하이드로젤의 경우 그 기계적, 화학적인 성질이 수술 중 사용하기에 매우 적합할 뿐만 아니라 실용적으로 사용되기에 매우 적합하여 의료분야에 큰 영향력이 있을 것으로 예상됨. (Adv. Materials, IF2023=27.4, JIF(%) 1.9, Q1)

이영석 교수는 단백질 정보를 가진 mRNA 유전자 조절 기전에서 알루 요소(Alu)의 중요성을 제시하고, 나아가 종양 형성, 퇴행성 뇌질환 등 mRNA가 변화하는 다양한 질환에서 역방향 알루 반복구조(IRAlus)라는 새로운 발병 원인을 최초로 제시함으로써 암과 신경퇴행성 질환에 대해 새로운 치료 전략 개발에 대한 단서를 제공함. (Molecular Cell, IF2023=14.5, JIF(%) 2.1, Q1)

최명철 교수는 세포 신호 전달의 주요 경로이며 Virus 관련 질병과 밀접한 관련성을 가진 Lipid Rafts의 생성과 연결성에 관한 최초 Finding을 보고함. JACS 표지논문으로 선정되었고 다수 뉴스 미디어에 소개됨. (JACS, IF2023=14.5, JIF(%) 7.6, Q1)

한국연구재단 기초연구실(BRL)지원사업 신규 선정 (2 건): 사업단 소속 박제균 교수 외 2명과 조광현 교수 외 1명이 각각 복잡생리미세시스템 분야와 세포운명제어 분야에서 3년간 지원 받게 됨. 현재 사업단에는 총 4개의 기초연구실이 지정되었음.

기술이전: 최종균 교수세포치료 타켓 발굴 방법에 대한 기술 이전 6.5억원 계약 ((주) 팬타메딕스)

1. 참여교수 연구역량

1.1 연구비 수주 실적

<표 3-1> 최근 1년간 참여교수 1인당 정부, 산업체, 해외기관 등 연구비 수주 실적

정부 연구비 수주 총 입금액 : 3년간 실적 평균 13,453,897천원,  최근 1년간 실적 12,352,981천원

산업체(국내) 연구비 수주 총 입금액 : 3년간 실적 평균 2,870,808천원,  최근 1년간 실적 1,809,569천원

해외기관 연구비 수주 총 (환산) 입금액 : 3년간 실적 평균 213,117천원,  최근 1년간 실적 189,364천원

합계 : 3년간 실적 평균  16,537,822천원,  최근 1년간 실적 14,351,914천원

1인당 총 연구비 수주액 : 3년간 실적 평균 742,272천원,  최근 1년간 실적 615,169천원

총 환산 참여교수 수 : 3년간 실적 평균  22.28명, 최근 1년간 실적 23.33명

1.2 연구업적물

① 참여교수 연구업적물의 우수성

1. 김동섭 교수, TSpred: a robust prediction framework for TCR–epitope interactions using paired chain TCR sequence data, Bioinformatics, 40(8), 2024, 본 논문에서는 T세포 수용체와 항원결정기 간의 결합을 예측하는 새로운 딥러닝 모델을 개발하였음. T세포 수용체와 항원결정기의 결합은 후천면역반응에서 중요한 단계로, 본 연구는 암 면역 치료와 같은 응용 분야에 기여할 것으로 예상됨. 해당 논문은 2024년 국제 저널 Bioinformatics (2023년 기준 IF: 4.4) 에 게재되었음. (IF=4.4, JIF(%) 10, Q1)

2. 김철 교수, DiTTO: A Distance Adaptive Over 100-mW Wireless Power Transfer System With 1.695-Mb/s Uplink Telemetry and a Shared Inductor Two-Output Regulating Rectification, IEEE Journal of Solid State Circuits(JSSC), 59(8), 2568 - 2580, 2024, 생체 이식용 칩에 적용 가능한 인덕터 기반의 무선 전력 송수신 회로 설계 연구로 코일 간 거리 변화에도 안정적인 전력 전송이 가능한 솔루션을 제시함. JSSC는 SCI 등재된 고체회로 분야의 우수 학술지로 2023년 기준 IF 4.6 임. 무선 전력 송수신 및 통신 기술은 적극적 의료 목적의 건강관리를 위한 생체 내 이식형 센서, 전자약 치료제 등에 적용되어 미래형 건강관리 및 치료 체계에 유용하기 활용될 수 있으며, 안정적인 근거리 무선 전력 송수신 및 통신 기술은 모바일 통신 기기 및 전자 장비 응용기술과도 밀접한 관계가 있어 향후 창출하는 부가가치가 클 것으로 기대 됨. (IF=4.6, JIF(%) 20.8, Q1)

3. 김필남 교수, Rebuilding the microenvironment of primary tumors in humans: a focus on stroma, Experimental & Molecular Medicine (EMM), 56:527–548, 2024, 인간 종양 모델 구축을 위해서 필수적인 인간 유래 기질세포는 일차 세포 분리 방법에 따라 세포의 아형이 영향을 받기 때문에, 타겟 세포를 분리 및 활용하기 위한 적절한 분리법을 사용 해야함. 본 논문에서는 종양 기질 세포의 이질성과 아형을 소개하고, 선행 연구에서 사용한 일차 세포 분리 법을 총망라함으로써 인간 기질 세포 활용 연구에 기여하고자 함. 본 논문은 BIOCHEMISTRY & MOLECULAR BIOLOGY 분야에서 상위 10% 이내의 저널에 수록되었음. (IF=9.5, JIF(%) 6.6, Q1)

4. 남윤기 교수, In Vitro Assays of Neurite Outgrowth and Synapse Formation Using Thermoplasmonic Ablation Technique, BIOCHIP JOURNAL, 17(4), 458-467, 2023.12, 금나노입자와 레이저를 이용한 플라즈모닉공명현상과 하이드로겔 세포패터닝 기술을 접목하여 신경세포의 생장을 관찰하는 새로운 실험 플랫폼을 개발하여 보고하였다. 이 플랫폼을 이용하여 단일 신경세포의 축삭의 발달과 시냅스 형성을 정량적으로 분석하는 것이 가능함을 시연하였다. (IF=5.5, JIF(%) 8.8, Q1)

5. 박성준 교수, A Pressure-sensitive, Repositionable Bioadhesive for Instant, Atraumatic Surgical Application on Internal Organs,, Advanced Materials, 2407116, 2024, 해당 연구는 언제든 부착 및 탈착이 가능한 하이드로젤 형태의 바이오 테이프를 개발하는 내용을 담고 있음. 본 연구에서 개발한 하이드로젤의 경우 그 기계적, 화학적인 성질이 수술 중 사용하기에 매우 적합할 뿐만 아니라 실용적으로 사용되기에 매우 적합하므로 의료적인 부분에서 큰 영향력이 있을 것으로 예상됨. 해당 연구를 수행한 학생들 모두 융합적인 전공 혹은 다른 종류의 전공에서 수학한 학생들이며, 협업을 통해서 해당 연구를 이룩했다는 점에서 융합연구를 추구하는 연구단의 정신과 매우 부합함. Advanced Materials 지의 경우 해당 분야 최상위 저널임. (IF=27.4, JIF(%) 2, Q1)

6. 박성홍 교수, SIMPLEX: Multiple phase-cycled bSSFP quantitative magnetization transfer imaging with physic-guided simulation learning of neural network, NeuroImage, 284(1), 120449, 2023, 본 논문은 bSSFP라고 하는 고속 MRI 촬영기법에 기반하여 임상진단에 유용한 자화전이 정보를 정량적으로 매핑함에 있어 MR 물리학을 이용한 simulation 데이터만으로 새로운 딥러닝 네트워크를 개발하여 곧바로 임상에 적용할 수 있음을 보여줌. 임상데이터를 전혀 사용하지 않고 training했기 때문에 딥러닝 네트워크들일 일반적으로 가지고 있는 data dependency 문제와 일반화의 어려움을 모두 해결할 수 있는 접근법임. 임상적인 문제를 물리학에 기반한 AI 접근법으로 해결하였다는 점에서 본 교육연구단의 비전과 목표와 매우 부합하다고 판단됨. (IF=4.7, JIF(%) 3.3, Q1)

7. 박제균 교수, Fabrication of a self-assembled and vascularized tumor array via bioprinting on a microfluidic chip, Lab on a Chip, 23(18), 4079-4091, 2023.09, 생체 외 세포 배양 모델 제작을 위해 활발히 연구되어 온 장기칩 및 바이오프린팅 기술은 각각 낮은 자유도와 효율이라는 단점을 가짐. 본 논문은 장기칩의 미세필라와 수화젤 사이 표면장력을 이용한 저점도 수화젤 고정 기술과 바이오프린팅의 특정 위치 바이오잉크 사출과 미세유체소자의 제어도를 융합한 기술을 선보임. 본 기술로 프린팅된 유방암세포는 수화젤 미세모듈 중앙에서 유방암 스페로이드를 형성하고 혈관세포는 이를 둘러싼 혈관벽 구조로 자가조립하며 높은 생체모사도의 유방암 미세환경을 이룸. 생체 외 세포 배양 모델은 생체환경을 모사하기 위해 충분히 복잡하되 다루기 쉬워야 하며 높은 생산 및 분석 효율을 가져야 함. 본 연구는 바이이프린팅의 자유도, 장기칩의 효율과 미세유체소자의 제어도를 융합하여 세포 자가조립으로 이루어진 미세모듈어레이의 동적 배양환경을 구축함. 이는 질병모델 및 약물평가에 높은 재현성의 고효율 모델로 활용될 수 있을것으로 기대됨. (IF=6.1, JIF(%) 5.3, Q1)

8. 박지호 교수, Inhalable mRNA nanoparticle with enhanced nebulization stability and pulmonary microenvironment infiltration, ACS Nano, 18, 24204-24218, 2024, 본 연구에서는 폐질환 치료를 위한 흡입 mRNA 전달 기술인 iLPX 입자를 개발함. iLPX는 네블라이저 사용 중 안정성을 증가시키고 폐 표면활성제 층을 침투할 수 있도록 디자인되어서 기존 지질나노입자에 비해 폐에서 더 높은 유전자 전달 효율을 보임. 이러한 연구결과는 흡입전달용 폐질환 mRNA 치료제를 위해서 다양하게 활용될 수 있을 것으로 기대함. (IF=15.8, JIF(%) 5.9, Q1)

9. 신우정 교수, Modelling host-microbiome interactions in organ-on-a-chip platforms, Nature Reviews Bioengineering, 2, 175-191, 2024, 마이크로바이옴은 연구에 활용할 수 있는 실험모델의 부재로 인체 내 항상성과 질병에 미치는 영향이 매우 큼에도 면밀히 연구되기가 어려움. 본 연구 논문에서는 마이크로바이옴과 사람 간 상호작용을 연구할 수 있는 모델로 생체모사칩이 적절함을 설명하고, 해당 접근 방법의 동향을 정리함. 현재까지 10회 인용되었으며(Google Scholar), 세부 전공분야의 교육에 유용한 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대함. 

10. 이도헌 교수, Community cohesion looseness in gene networks reveals individualized drug targets and resistance, Briefings in Bioinformatics, 25.3, 2024.3, 최근 고령화와 생활 습관 변화 등에 따라 암, 심혈관계 질환, 대사 질환 등 많은 복합질병의 발병률이 크게 증가하는 실정임. 이에 개별 환자의 특성을 고려한 정밀 의료를 제공해 그 치료 효과를 높임으로써 개인적, 사회적 의료비 부담을 경감해야 함. 이러한 요구에 발맞춰 정밀의료를 실현하고자 본 연구에서는 개인화된 유전자 네트워크를 정교하게 구축하고 해당 네트워크에서 각 유전자 커뮤니티의 결속력을 정확하게 측정할 수 있는 기술을 개발하였음. 본 연구에서는 환자 특이적으로 그 결속력이 크게 감소한 유전자 커뮤니티를 통해 환자 특이적인 질병 기전을 설명할 수 있음을 보이고, 해당 유전자 커뮤니티에서 환자 특이적으로 결속력 약화에 크게 기여하는 유전자들을 찾아, 보다 효과적인 환자 맞춤형 약물 표적을 제안하였음. 현재 임상 현장에서 졍밀 의료를 위해 쓰이는 단일 유전자 기반의 바이오마커들이 복합질병의 이질성과 복잡성을 충분히 담아 내기 어려운 상황에서 향후 이 기술은 복합질병의 환자 맞춤형 의료 실현을 위한 새로운 시각을 열어 줄 수 있을 것이라 기대됨. (IF=6.8, JIF(%) 4.1, Q1)

11. 이영석 교수, Alternative polyadenylation determines the functional landscape of inverted Alu repeats, Molecular Cell, 84(6), 1062-1077, 2024, 본 연구에서는 inverted Alu repeats (IRAlus)의 기능적인 역할을 연구함. 특히 mRNA의 3'UTR에 존재하는 IRAlus가 핵 내부에서 double-stranded RNA 구조가 paraspeckle을 형성하며 mRNA를 핵 내부에 갇히게 만드는 경로를 통해 gene siliencing을 유도함을 확인함. 기존의 Alu element를 junk DNA로만 여겼던 관점에서 벗어나, gene siliencing과 같은 중요한 생물학적 기능을 수행한다는 새로운 통찰을 제시함. Alternative polyadenylation이 IRAlus를 매개하는 gene expression에 중요하게 작용함을 발견함. MDM2와 같은 암 관련 유전자에 IRAlus가 어떤 영향을 미치는지 규명함. 암세포에서 3'UTR이 단축되는 현상이 결과적으로 종양 억제 유전자인 p53의 억제를 촉진한다는 점을 보여줌. 또한 신경 세포에서 3'UTR이 연장되는 현상으로 인해 루게릭병과 같은 신경퇴행성 질환과 관련됨을 보여줌. 본 연구는 IRAlus가 유전자 발현을 조절하는 기작을 확인했으며, 암과 신경퇴행성 질환에 대해 새로운 치료 전략 개발에 대한 단서를 제공함. (IF=14.5, JIF(%) 2.1, Q1)

12. 장무석 교수, Meta Shack-Hartmann wavefront sensor with large sampling density and large angular field of view: phase imaging of complex objects, Light: Science & Application, 13(1), 187, 2024, 메타표면의 특장점을 활용한 메타 샥–하트만 파면 센서를 개발한 연구로서, 렌즈렛 매개변수와 성능 간의 상호작용을 고려하여, 기존 샥-하트만 파면센서보다 월등히 높은 샘플링 밀도(5963/mm²)와 최대 수용각(8°)을 실현하였다. 본 연구에서 개발된 메타 샥-하트만 파면센서는 기존 샥-하트만 파면센서로는 측정할 수 없었던 복잡한 물체의 위상이미징을 성공적으로 측정하였으며, 안정적인 초소형 위상 이미징 기술의 가능성을 보여주었다. Light: Science & Applications는 Optics분야 100개 저널 중 3위로 최상위 저널임. (IF=20.6, JIF(%) 2.9, Q1)

13. 정기훈 교수, Fully Integrated Ultrathin Solid Immersion Grating Microspectrometer for Handheld Visible and Near-Infrared Spectroscopic Applications, Advanced Science, 10(34), 202304320, 2023.12, 본 논문은 고체 침지 격자 마이크로 분광기(SIG-µSPEC)에 관한 것으로, SIG의 높은 굴절률로 인한 각 분산으로 인해 광범위한 작동 파장(400~800nm) 범위에서 평균 5.8nm의 높은 분광 분해능을 보임. 해당 연구에서는 다양한 숙성 단계에서 과일의 분광 반사율을 통해 엽록소 흡수 대역의 변화를 측정하였으며, 실제 성숙도와 비교, 0.91 이상의 상관계수로 신뢰도 높은 예측 모델을 정립함. 이는 현장형 검사, 진단이 필요한 농수산물·헬스케어 분야뿐만 아니라 고속 품질분석이 필요한 제약·바이오·반도체 검사 분야에서 정확하고 비침습적인 분석을 위한 중요한 도구 역할이 가능할 것이라 기대됨. (IF=14.3, JIF(%) 6.5, Q1)

14. 정용 교수, Hypoperfusion in Alzheimer's Disease-Prone Regions and Dementia Conversion in Parkinson's Disease, Clinical Nuclear Medicine, 49(6), 521-528, 2024, 세브란스병원과의 공동연구로서 융합적 접근을 통핸 바이오마커 발굴을 진행한 연구로 언론에서도 소개됨. https://m.thesegye.com/news/view/1065539323503759 (IF=9.6, JIF(%) 2.2, Q1)

15. 조광현 교수, Output stabilizing control of complex biological networks based on Boolean algebra analysis, IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems, Early access, 2024, 본 논문이 게재된 IEEE T NEUR NET LEAR 저널은 Computer science, AI 분야에서 145개 저널 중 6위의 Q1 quartile, 96.9의 JIF percentile을 기록하였다. 본연구는 불리안 네트워크로 모델링된 복잡한 생물학적 시스템에 대한 새로운 출력 안정화 제어 알고리즘을 개발하였다. 본 연구는 불리안 로직의 대수적 특징을 활용하여 간단한 그래프 이론 문제로 재구성하는 제어 알고리즘을 개발하고 이 과정에서 제어 입력의 수와 계산 부담 측면에서 더 우수함을 보장하였다. 본 연구를 통해 개발한 제어 알고리즘은 복잡한 임의의 불리안 네트워크 및 실제 생물학적 네트워크에 적용하여 계산 복잡도를 줄이고 효과적이고 안정적인 출력 도출에 활용될 것으로 기대됨. (IF=10.2, JIF(%) 3, Q1)

16. 최명철 교수, Water Hydrogen-Bond Mediated Layer by Layer Alignment of Lipid Rafts as a Precursor of Intermembrane Processes, JACS , 146, 13846, 2024, 세포 신호 전달의 주요 경로이며 Virus 관련 질병과 밀접한 관련성을 가진 Lipid Rafts의 생성과 연결성에 관한 최초 Finding을 보고함. JACS 표지논문으로 선정되었고 다수 뉴스 미디어에 소개됨. (IF=14.5, JIF(%) 7.2, Q1)

17. 최정균 교수, Systematic dissection of tumor-normal single-cell ecosystems across a thousand tumors of 30 cancer types, Nature Communications, 15(1), 4067, 2024, 세계 최대 규모의 암 조직 단일세포 및 공간전사체(모든 유전자의 발현 양상을 개별 세포 단위에서 혹은 3차원 조직 구조상에서 분석한 데이터) 데이터베이스를 구성하고, 이를 바탕으로 삼성서울병원 연구팀과 함께 면역 치료의 예후 예측에 중요한 세포 생태계 타입을 보고한 연구임. 특히 여러 세포 상태 간의 상호작용 분석을 통해서 암세포 생태계 네트워크를 구축하였고, 이 중에서 삼차 림프 구조(tertiary lymphoid structure. 림프절과 유사하지만 건강한 조직에서는 형성되지 않고, 만성염증, 감염, 암 등이 있는 곳에서 면역 세포들이 조직화되어 형성되는 구조물) 구성요소를 포함하는 인터페론 연관 생태계를 발굴함. 소수의 환자에게 아주 좋은 치료반응을 보이나 일부의 경우 면역 관련 부작용을 나타내는 면역 관문 억제제의 치료 대상군 선정에 큰 도움을 줄 것으로 기대됨. (IF=14.7, JIF(%) 5.6, Q1)

② 교육연구단의 학문적 수월성을 대표하는 연구업적물 

1. 이도헌 교수, Community cohesion looseness in gene networks reveals individualized drug targets and resistance, Briefings in Bioinformatics, 2024;25(3) (Q1, JIF(%) 4.1, IF2023: 6.8) 구성원들 사이의 활발한 교류로 결속력이 높은 사회적 커뮤니티가 건강한 개인을 만들 듯, 유전자 커뮤니티의 결속력도 개인의 건강 상태에 영향을 미칠 수 있을까? 본 연구단 연구진이 유전자 커뮤니티의 결속력 또한 개인의 건강 상태를 결정하고 환자 맞춤형 의료를 위해 활용될 수 있음을 보이는 개인화된 유전자 네트워크에서 환자 특이적으로 결속력이 약화된 유전자 커뮤니티를 찾아내 환자 맞춤형으로 약물 표적을 예측할 수 있는 기술을 개발하였다. 최근 고령화와 생활 습관 변화 등에 따라 암, 심혈관계 질환, 대사 질환 등 많은 복합질병의 발병률이 크게 증가하는 실정이다. 이에 전문가들은 개별 환자의 특성을 고려한 ‘환자 맞춤형 의료’를 제공해 그 치료 효과를 높임으로써 개인적, 사회적 의료비 부담을 경감해야 한다고 지적한다. 이러한 요구에 발맞춰 개인화된 유전자 네트워크를 정교하게 구축하고 해당 네트워크에서 각 유전자 커뮤니티의 결속력을 정확하게 측정할 수 있는 코지넷(COSINET, COmmunity COhesion Scores in Individualized gene Network Estimated from single Transcripotmics data) 기술을 개발했다.본 연구는 수백 개의 정상 조직 유전자 발현 데이터를 근거로 유의미한 상관관계를 보이는 유전자 상호작용을 기반으로 정상 조직의 유전자 네트워크를 구축했다. 그리고 유전자 커뮤니티들의 유전자 상호작용마다 보이는 상관관계를 선형 회귀 분석을 통해 모델링한 뒤, 개별 환자의 유전자 발현량이 해당 예측 모델을 잘 따르는지를 통계적으로 분석했다. 이를 통해 환자 특이적으로 그 상호작용이 소실된 유전자 쌍을 정상 조직 유전자 네트워크에서 제거함으로써 개인화된 유전자 네트워크를 구축했다. 더 나아가 개인화된 유전자 네트워크에서 유전자들 사이의 최단 거리를 기반으로 소실된 유전자 상호작용이 각 유전자 커뮤니티 결속력 약화에 미치는 영향력을 정확하게 측정했다. 본 연구는 환자 특이적으로 그 결속력이 크게 감소한 유전자 커뮤니티를 통해 환자 특이적인 질병 기전을 설명할 수 있음을 보이고, 해당 유전자 커뮤니티에서 환자 특이적으로 결속력 약화에 크게 기여하는 유전자들을 찾아, 보다 효과적인 환자 맞춤형 약물 표적을 제안하고 이러한 약물 표적 발굴 기술이 기존 기술 대비 약 4배 이상 효과적임을 증명했다. 여러 유전자가 관여하는 복합질병은 개별 유전자보다는 유전자들 사이의 상호작용을 고려하는 시스템적 관점에서 바라봐야 하며 현재 임상 현장에서 환자 맞춤형 의료를 위해 쓰이는 단일 유전자 기반의 바이오마커들은 복합질병의 이질성과 복잡성을 충분히 담아내기에는 한계가 있다. 따라서 이번 연구에서 개발한 개인화된 유전자 네트워크에서 유전자 커뮤니티의 결속력에 기반한 코지넷(COSINET) 기술이 복합질병의 환자 맞춤형 의료 실현을 위한 새로운 시각을 열어 줄 수 있을 것으로 기대된다.

2. 박지호 교수, Inhalable mRNA Nanoparticle with Enhanced Nebulization Stability and Pulmonary Microenvironment Infilration, ACS Nano, 2024;48(35) 코로나19의 전 세계적 유행 이후, 폐 등 호흡기 질병에 대비하기 위한 mRNA 백신 및 치료제는 차세대 치료제로 주목받고 있다. 하지만 기존 mRNA 백신용 전달체는 한계점을 가지고 있다. 본 연구는 이러한 한계를 극복하고 호흡기 바이러스 및 난치성 폐질환의 mRNA 흡입 치료를 가능케 하며 유전자 폐 치료 연구의 근간이 될 유전자 폐 치료에 최적화된 나노 전달체를 개발했다. 본 연구는 기존 mRNA 전달을 위해 활용되던 지질나노입자(이하 lipid nanoparticle, LNP)의 에어로졸화 과정에서의 불안정성과 폐 미세환경에서의 낮은 전달 효율을 해결하기 위해 이온화성 지질나노복합체(ionizable lipocomplex, iLPX)를 개발했다. iLPX는 이온화성 리포좀의 외부에 mRNA를 결합한 형태로, 에어로졸화 과정에서 입자의 구조를 유지하기 때문에 흡입 전달에 용이하다. 또한, 폐 미세환경 내에서 폐계면활성제와의 상호작용을 유도해 호흡 운동을 활용, mRNA를 높은 효율로 폐 세포 내로 전달할 수 있다. 본 연구는 흡입 전달 및 폐 미세환경을 고려한 모방 환경 및 마우스 폐에서의 단백질 발현을 토대로 한 다차원 선별 과정을 통해 iLPX의 구성 요소들을 최적화시킴으로써 흡입용 mRNA 전달체(Inhalation optimized-iLPX, 이하 IH-iLPX)를 완성했다. 에어로졸화 전후의 입자 크기, 균일도, mRNA 탑재율을 비교함으로써 IH-iLPX의 월등한 에어로졸화 안정성을 증명했다. 나아가, IH-iLPX를 전달한 마우스에서 LNP 전달 마우스보다 26배 높은 단백질 발현이 유도됨을 확인했다. 동물 모델에서 흡입 전달된 IH-iLPX가 폐 특이적으로 단백질을 발현시키며, 폐포 상피세포와 기관지 상피세포에서 mRNA를 효과적으로 전달함을 확인했다. 또한 혈액 생화학 분석과 조직 검사를 토대로 IH-iLPX가 폐와 혈액 환경에서 독성이 없음을 확인했기 때문에 효과적인 폐내 mRNA 발현뿐만 아니라 생체 안전성 측면에서 큰 의의를 갖는다고 밝혔다. 본 연구는 mRNA를 반드시 내부에 탑재해야 한다는 고정 관념을 깨고 새로운 구성의 입자를 제시함으로써 기존에 불가능했던 흡입형 유전자 치료의 길을 열었고, 개발된 흡입형 유전자 전달체는 치료 단백질을 암호화하는 mRNA를 탑재해 폐질환에 적용되어 유전자 폐 치료의 적용 범위를 넓힐 것으로 기대된다

③ 참여교수 특허, 기술이전, 창업 실적의 우수성

1. 김철 교수 [특허]능동 전자기 차폐를 적용한 근거리 비접촉식 능동 생체 전극, 대한민국 , 10-2588508호, 2023, 외부 전자기 잡음에 민감하게 반응하는 능동 전극 방식의 피부 표면 생체 전기신호 수집 시스템을 능동 차폐하여 수집 시스템의 민감도 감소는 없이 외부 전자기 잡음을 효과적으로 차단하는 시스템을 개발함. 뇌전도, 심전도 등을 활용하는 웨어러블 헬스케어 등에 응용할 수 있는 산업 기술로서의 가치가 있음. 고성능 컴퓨팅, 인공지능 및 고속 통신 등 첨단기술과의 연계를 통하여, 미래형 건강관리 체계의 중요한 축인 고성능 생체신호 센싱 기술에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대됨.

2. 박성홍 교수 [특허]자화준비 이미징을 위한 싱글-샷 의사-센트릭 EPI 방법, 대한민국, 10-2604679, 2023, EPI는 MRI에서 속도가 가장 빠른 촬영기법으로서 다양한 생리, 대사, 기능 영상 촬영에 널리 사용됨. 고속 EPI 촬영을 위해서는 single-shot으로 촬영해야 하는데, single-shot은 위상부호화 방향으로 데이터를 선형(linear)으로 획득해야 해서 생리나 대사 영상 촬영시 신호가 감쇄하는 단점이 있음. 본 연구에서는 single-shot EPI 촬영이 위상부호화 방향으로 centric order로 얻을 수 있게 해줌으로써 신호의 감쇄를 획기적으로 줄인 촬영 기법임. 또한, 그에 수반한 영상의 blurring과 왜곡 문제를 해결하는 방법도 제시하고 있음.

3. 박제균  교수 [특허]액적 포획 구조 어레이 및 이를 이용한 스페로이드 전달 및 스페로이드 어레이의 형성 방법, 대한민국, 10-2693986, 2024, 본 발명은 스페로이드 어레이에서, 전체 또는 선택한 스페로이드들을 고립된 액적 어레이 환경으로 분리시킬 수 있는 액적 포획 구조 어레이 및 이의 용도에 관한 것으로, 본 발명에 따른 액적 포획 구조 어레이, 이를 이용한 스페로이드의 전달 방법/장치는 두 어레이의 접촉이라는 간단한 방법으로 매우 높은 효율로 액적 또는 스페로이드를 전달할 수 있으며, 사용자간의 편차가 매우 적다는 장점이 있음. 본 발명의 스페로이드 전달방법/장치를 사용하는 경우 통해 고립된 환경의 스페로이드 어레이를 대량 제조할 수 있으며, 특히, 본 발명의 액적 포획 구조 어레이 및 스페로이드 전달 방법을 사용하여 어레이에 나열된 각각의 스페로이드에 다양한 시약의 처리, 배양 배지의 교환 등에 유용하게 사용할 수 있음.

4. 박지호 교수 [특허]엑소좀 분리용 조성물 및 이를 이용한 엑소좀 분리 방법, 대한민국, 10-2679025, 2024, 본 기술은 혈중엑소좀을 환자의 혈액 샘플로부터 고순도 고효율로 분리하는 방법에 대한 특허임. 이러한 엑소좀 분리 기술은 혈중엑소좀을 질병 진단에 활용하기 위해서 필수적인 기술이기 때문에 질병 진단 관련 회사에서 유용하게 활용될 것으로 기대됨.

5. 박지호 교수 [특허]흡입전달용 인터페론 단백질 탑재 폐 계면활성제 나노입자 및 이의 제조방법, 대한민국, 10-2625169, 2024, 본 기술은 호흡기성 바이러스에 의한 폐감염을 치료하기 위해서 면역조절약물인 인터페론 단백질을 폐포 내로 흡입 전달할 수 있는 폐계면활성제 기반 나노입자에 대한 것으로 이러한 나노입자를 이용하여 폐 내로 약물을 효율적으로 전달하여 다양한 폐질환을 흡입 치료할 수 있을 것으로 기대함.

6. 이관수 교수 [특허]소라페닙의 간암에 대한 활성 증진용 조성물, 대한민국, 10-2694140-0000, 2024, 본 연구에서는 Quizartinib과 Sorafenib의 병용 투여를 통해 Sorafenib 내성을 보이는 간암에서 치료 효과를 증진시키는 조성물을 개발하여 특허를 등록하였음. 간암은 높은 사망률을 보이는 주요 암 중 하나로, Sorafenib은 진행성 간암의 1차 치료제로 사용되지만 내성 문제가 심각함. High-throughput screening(HTS) 시스템을 이용하여 Sorafenib의 내성을 개선시킬 수 있는 물질을 탐색한 결과, Quizartinib이 Sorafenib의 감수성을 증진시키는 것을 확인하였음. 또한, Quizartinib과 Sorafenib의 시너지 효과가 FLT3 유전자의 발현과 무관함을 검증하였음. 이를 통해 Quizartinib을 포함하는 Sorafenib의 간암에 대한 활성 증진용 조성물 및 간암의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 구축하였음. 해당 연구는 약물 병용 투여를 통한 내성 극복과 치료 효과 증진을 실험적으로 입증하여 실용화에 성공한 사례임.

7. 이도헌 교수 [특허]백출 및 배초향 혼합 추출물을 포함하는 피로 개선 또는 운동수행능력 증진용 조성물, 대한민국, 10-2594107, 2023, 본 발명은 백출 및 배초향 혼합 추출물을 포함하는 조성물이 PGC-1알파의 발현을 증가시키고, 물리적 운동 수행 후 혈청 및 근육 내 젖산과 혈청 내 젖산탈수소효소의 감소를 통해 운동 수행 능력을 증진시키며, 누적된 피로를 효과적으로 개선할 수 있음을 확인함. 이를 통해 피로개선 또는 운동수행능력 증진용 식품 조성물, 약햑 조성물, 화장료 조성물 및 피로 또는 운동수행능력 관련 질환의 예방 또는 치료용 약학 조성물로 적용할 수 있을 것으로 기대됨.

8. 정기훈 교수 [특허]박막 미세유체칩, 이를 포함하는 중합효소연쇄반응 장치 및 중합효소연쇄반응 장치를 이용한 중합효소연쇄반응 , 대한민국, 10-2668654, 2024, 본 기술은 초고속 초소형 실시간 나노플라즈모닉 PCR 시스템에서 활용되는 금속박막 기반 일회성 카트리지에 관한 것으로, 카트리지의 구성, 이를 활용한 중합효소 연쇄반응 내용이 포함되어 있음. 본 카트리지는 플라스틱과 금속박막으로 구성되어 있음. 금속 박막은 광열 분자진단시스템의 광열원으로 활용되는 빛 투과를 차단해주며, 높은 열전도율로 카트리지 샘플로의 신속한 열전달을 가능하게 함. 미세유체 채널이 포함되어 있는 플라스틱 파트는 사출 방식으로 저비용 양산이 가능함. 개발된 박막 미세유체칩은 일회성 카트리지로 신속한 현장 분자진단 시스템은 물론 다양한 바이오분야의 미세유체칩으로 활용가능할 것으로 기대됨.

9. 정기훈 교수 [특허]마이크로렌즈 어레이 기반 초박형 현미경, 대한민국, 10-2690597, 2024, 마이크로렌즈 어레이는 곤충의 시각 구조 및 원리에서 영감을 받은 생체 모방 초박형 배열 카메라이다. 곤충의 눈과 같이 여러 개의 렌즈가 포함되어 있으며 물체의 위치에 따라 다양한 영상화가 가능하다는 특징을 가지고 있음. 또한, 마이크로 렌즈의 특성으로 작은 렌즈 크기로 인해 초근접 이미징 거리에서도 흐려짐 없이 이미지가 잡히는 무한대의 피사계심도 (Depth of Field, DOF)를 가지고 있음. 본 발명은 마이크로 렌즈 어레이 기반 초박형 현미경을 구현하여 초근접 영상촬영장치를 개발하였음.

10. 조광현 교수 [특허]끌개별 네트워크 축소에 기반한 생물학적 네트워크 제어 방법 및 이를 위한 장치, 대한민국, 10-2578584, 2023년, 기존 생물학적 네트워크 연구는 복잡한 상호작용 속에서 특정 표적을 제어하는 것이 매우 어려운 과제임. 이에 본 연구는 "끌개별 네트워크 축소"라는 새로운 접근을 통해 생물학적 네트워크를 효과적으로 제어할 수 있는 방법을 제안한다. 끌개(attractor)는 시스템이 안정된 상태로 수렴하는 경향을 나타내는 특성을 지닌데, 본 연구는 이를 기반으로 복잡한 생물학적 네트워크를 단순화하여 핵심적인 제어 포인트를 찾아내는 방법을 개발하였음. 이 방법은 질병의 발생 메커니즘을 분석하고, 네트워크 내에서 특정한 끌개를 조작하여 세포의 운명이나 상태를 원하는 방향으로 유도할 수 있는 가능성을 제시함. 특히, 시스템 생물학을 활용하여 복잡한 네트워크를 축소한 후 제어할 수 있는 타겟을 발굴하는 데 주력하였으며, 이를 통해 질병의 예측, 예방 및 치료에 필요한 맞춤형 전략을 수립하는 데 기여하였음. 본 연구는 질병 제어뿐만 아니라 신약 개발, 개인화된 치료 전략 수립 등에 중요한 기여를 할 것으로 기대됨. 연구에서 실험 설계 및 끌개 분석을 통한 네트워크 축소와 제어 모델을 구축하는 데 주요한 역할을 수행하였음.

11. 조광현 교수 [특허]SYK 저해제를 포함하는 대장암 예방 또는 치료용 병용투여 조성물, 대한민국, 10-2647354, 2024년, 본 특허는 "SYK 저해제를 포함하는 대장암 예방 또는 치료용 병용투여 조성물"에 관한 연구로, 대장암 치료에 새로운 가능성을 제시함. SYK(Spleen Tyrosine Kinase)는 면역 반응과 세포 성장에 중요한 역할을 하며, 특정 암세포에서 과발현되어 암의 성장과 전이를 촉진하는 것으로 알려져 있음. 본 연구는 SYK 저해제가 대장암 세포에서의 증식 및 전이를 억제할 수 있음을 발견하였으며, 이를 기반으로 SYK 저해제를 기존 항암제와 병용 투여하는 치료 조성물을 개발하였음. 이 병용투여 조성물은 SYK 저해제와 기존 항암제의 시너지 효과를 극대화하여, 단독 투여보다 더 효과적인 치료 결과를 기대할 수 있음. 특히, 대장암 환자들에게 있어 SYK 저해제가 암세포의 주요 신호 경로를 차단하여 암세포의 생존을 억제함으로써 치료 효과를 크게 증진시킬 수 있음을 확인하였음. 본 연구는 대장암 치료에 새로운 접근법을 제시하며, 환자 맞춤형 치료 전략 수립에 기여할 것으로 기대됨. 연구에서 SYK 저해제의 효과 검증 및 병용 투여 시 시너지 효과를 분석하는 실험 및 시스템 생물학 분석을 통하여 병용타겟을 탐색하는 방향성을 제시하는 등의 역할을 수행하였음.

12. 최정균 교수 [특허]키메라 항원 수용체를 위한 타깃 항원 발굴 방법 및 분석 장치, 대한민국, 10-2605723, 2023, 단일세포 단위에서 정확히 암세포들에서만 발현하는 유전자들을 발굴하기 위해 대규모 암 및 정상 단일세포 데이터베이스를 구축하고, 암세포들과 정상세포들을 가장 잘 구별할 수 있는 유전자 조합을 검색하는 인공지능 알고리즘을 개발함. 특히 인공지능과 컴퓨터 논리회로를 면역세포 엔지니어링에 적용하는 새로운 개념의 기술로서 혈액암에서 성공적으로 사용되고 있는 CAR 세포치료가 고형암으로 확대되는데 중요한 역할을 할 것으로 기대됨.

13. 최정균 교수 [기술이전]키메라 항원 수용체를 위한 타깃 항원 발굴 방법 및 분석 장치, B 세포 반응성 신생항원을 활용한 맞춤형 암백신 설계방법, ㈜ 펜타메딕스, 계약액 : 650,000천원(부가세 별도), 2023 (2023.11.10.), 상기 CAR 세포치료 타겟 발굴 방법에 대한 기술이전을 수행함. 이와 동시에 B세포 반응성 신생항원을 발굴하는 알고리즘을 기술이전함. 현재의 신생항원 발굴 알고리즘은 MHC와의 결합이나 T세포 반응성만을 고려하고 있으나 최근 보고에 의하면 B세포 반응성이 있는 신생항원이 면역항암치료에서 유의미하게 작용할 수 있음. 따라서 본 기술이전을 통해 CAR 세포치료 및 신생항원 기반 암백신 설계 등에 있어서 기술적 진보가 기대됨 

④ 교육연구단의 연구역량 향상 실적

교육연구단의 주요 연구분야는 생명정보/시스템생물학, 바이오전자, 바이오/의료 영상, 바이오나노/마이크로 시스템, 뇌인지공학/신경공학임. 교육연구단의 연구역량 향상을 위하여 기본적으로 KAIST 2031의 연구혁신 비전인 “인류와 국가의 난제 해결 연구”에 align된 연구목표를 상정하고, 구체적으로는 예방, 진단, 치료를 위한 바이오의료공학 기술 개발, 병원과의 공동연구 강화를 통한 중개연구 활성화 및 연구인력 양성, 바이오의료산업을 선도하기 위한 산학협력 기반 마련, 난제 해결을 목적으로 하는 중대형 연구센터 설립 등을 추진하였다.

연구센터 현황

[LGE 디지털헬스케어 연구센터] 센터장: 정용교수, 2021-2024 (3년), 31억, 참여교수:정용, 박지호, 김철, 박성준 교수

최근 헬스케어 분야의 디지털 전환이 가속화되는 가운데 의료의 중심이 질병 치료에서 적극적인 예방과 건강관리로 옮겨가는 추세에 있으며, 이러한 변화에 선제적으로 대응하고 차별화된 개인 맞춤형 건강관리 솔루션 개발을 목표로 함.

구체적으로, 핵심 플랫폼 기술들을 활용하여 유전체정보 활용을 통한 개인맞춤형 의료서비스, 뇌-신경 IT 융합 산업, 첨단기기 기반의 U-헬스/스마트케어 등을 구현하는 연구에 집중 투자하고, 연구의 방향 측면에서는 주로 신기술, 첨단서비스, 신제품을 창출할 수 있는 목표지향적인 연구전략을 개발하고자 바이오공학 융합산업의 급변하는 사회적 요구에 유연하게 대응할 수 있는 맞춤형연구 인력을 양성하기 위해서 하향식 (Bottom-up) 핵심연구주제 발굴과 동시에 산업체 공동연구에서는 상향식 (Top-down) 접근을 가능하도록 하는 통합적 연구과정이 이루어질 수 있도록 노력하였다.

나아가 바이오의료 융복합 분야에서 세계적 수준의 창의적이고 미래 선도적인 연구성과를 거두고자 하는데, 이를 위해서 본 교육연구단은 기존에 시도되지 않았던 차별화된 세부연구목표들을 바탕으로 교육연구단 연구 역량을 현격히 향상시키고자 우선적으로, 바이오의료산업의 미래 유망 분야를 선정하고 집중적으로 육성하고자 중대형 사업을 유치하였다.

미래 유망 분야 중대형 사업 유치실적 (집단연구, 5억 이상)

[나노소재기술개발사업] 3차원 나노플라즈모닉구조와 초박형 형광카메라를 이용한 핸드헬드 초고속 광열분자진단시스템, 정기훈 교수, 2022.08.01.-2025.06.30, 28.63억, 참여교수:오상헬스케어, 삼성서울병원

[기초연구실지원사업] 가상 - 체외 모델 연계 면역 아바타 연구실, 김필남 교수, 2022.06.10.-2025.02.28, 13.45억, 참여교수:최정균, 김찬혁, 정현정

[기초연구실지원사업] 뇌척수액 순환 기반 뇌인지기능 기초연구실, 박성홍 교수, 2023.03.01.-2026.02.28, 14.69억, 참여교수:정용, (박성준), 박영균

[합성생물학 핵심기술개발] 유전자 빅데이터를 이용한 효소 설계 인공지능 플랫폼 개발 및 고기능 cas13 효소 개발, 김동섭 교수, 2024.04.01.-2028.12.31, 14.25억, 참여교수:손성민

[기초연구실지원사업] 복잡 생리 미세시스템 개발을 위한 다중생체모사 기초연구실, 박제균 교수, 2024.08.01.-2027.04.30, 13.75억, 참여교수:남윤기, 신우정

[기초연구실지원사업] 세포 운명 제어를 위한 다차원 융합기술 개발 연구실, 조광현 교수, 2024.08.01.-2027.04.30, 13.75억, 참여교수:이혜선, 염민규

미래유망 분야 (중점연구분야) 의 집중 육성을 위하여 중점분야 신임교원 유치, 우수 post-doc 영입, 병원과의 중개연구 협력 강화, 미래유망 분야 중대형 연구센터 유치 등 다양한 전략을 추진하였다.

중점분야 신임교원 유치

박은영 교수, 초음파 공학, 초음파 영상/치료 시스템, 광음향 영상 분야, 2024.02.19 부임

본 교육연구단은 대형 병원과의 활발한 중개 임상 연구 (Translational Research) 를 지속적으로 추진하였으며, 종양모델플랫폼, 인공지능 기반 MRI 의료영상 기술, 약물전달, 퇴행성 뇌질환 등의 분야에서 선도적인 연구성과를 창출하였다.

임상연구를 리딩하는 공동연구 성과

1. 김필남 교수, 세브란스병원, Comparison of Glioblastoma Cell Culture Platforms Based on Transcriptional Similarity with Paired Tissue, Pharmaceuticals, 2024

2. 박성홍 교수, 충북대학교병원, CycleSeg: Simultaneous synthetic CT generation and unsupervised segmentation for MR-only radiotherapy treatment planning of prostate cancer, MEDICAL PHYSICS, 2024

3. 박성홍 교수, 용인세브란스병원, CSF pulsations measured in Parkinson's disease patients using EPI-based fMRI data, FRONTIERS IN AGING NEUROSCIENCE, 2024

4. 박성홍 교수, 서울성모병원, Deep learning-based k-space-to-image reconstruction and super resolution for diffusion-weighted imaging in whole-spine MRI, MAGNETIC RESONANCE IMAGING, 2024

5. 박성홍 교수, 중앙대학교광명병원, Attention fusion network with self-supervised learning for staging of osteonecrosis of the femoral head (ONFH) using multiple MR protocols, MEDICAL PHYSICS, 2023

6. 박지호 교수, 고려대학교구로병원, An injectable fluorescent and iodinated hydrogel for preoperative localization and dual image-guided surgery of pulmonary nodules, BIOMATERIALS SCIENCE, 2024

7. 박지호 교수, 고려대학교의과대학, Charge-Based Isolation of Extracellular Vesicles from Human Plasma, ACS OMEGA, 2024

8. 박지호 교수, 서울대학교병원, Inhalation Delivery of Interferon-λ-Loaded Pulmonary Surfactant Nanoparticles Induces Rapid Antiviral Immune Responses in the Lung, ACS APPLIED MATERIALS &amp; INTERFACES, 2024

9. 박지호 교수, 고려대학교구로병원, Nanoplasmonic Detection of EGFR Mutations Based on Extracellular Vesicle-Derived EGFR-Drug Interaction, ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES, 2024

10. 정용 교수, 용인세브란스병원, Hypoperfusion in Alzheimer's Disease-Prone Regions and Dementia Conversion in Parkinson's Disease, CLINICAL NUCLEAR MEDICINE, 2024

11. 최정균 교수, 삼성서울병원, 국립암센터, 분당차병원, Systematic dissection of tumor-normal single-cell ecosystems across a thousand tumors of 30 cancer types, NATURE COMMUNICATIONS, 2024

12. 최정균 교수, 연세대학교의과대학, 분당서울대학교병원, Genomic hypomethylation in cell-free DNA predicts responses to checkpoint blockade in lung and breast cancer, SCIENTIFIC REPORTS, 2023

13. 최정균 교수, 카톨릭대학교의과대학, 분당차병원, Single-cell mapping of combinatorial target antigens for CAR switches using logic gates, NATURE BIOTECHNOLOGY, 2023

2. 산업·사회에 대한 기여도

1. 2024 AI 신약개발 부트캠프 -초급자를 위한 AI 신약개발 이론 및 실습-, 김동섭 교수, (인력 재교육, 학문의 개방화/대중화) 관련업계 종사자 및 입문연구자, 관련 분야에 관심이 있는 대학(원)생을 대상으로 오프라인으로 AI 활용 신약개발 이론 및 실습 교육을 진행하였음. AI 활용 신약개발 분야에 속한 인력에 대한 재교육 및 사회 진출 예정인 학생들에게는 고도화된 교육을 제공함으로써 인력양성에 기여함. 

2. DiTTO: A Distance Adaptive Over 100-mW Wireless Power Transfer System With 1.695-Mb/s Uplink Telemetry and a Shared Inductor Two-Output Regulating Rectification, 김철 교수, (미래/글로벌 대응, 정책 기여) 산업계에서 인공지능과 사물인터넷을 기반으로 하는 헬스케어 기술이 각광받고 있음. 이러한 수요에 대응할 수 있는 선제적인 기술을 확보한다는 측면에서, 본 실적은 무선전력 및 데이터 송수신을 안정적으로 하는 기술 연구 논문으로써 미래/글로번 변화 및 국가 시책에 기여하고 있다고 할 수 있음.

3. 세계뇌주간행사, 박성홍 교수, (학문의 개방화/대중화, -) 세계뇌주간 행사에서 일반 초중고 학생들 및 일반 대중 대상으로 “뇌청소와 자기공명영상(MRI)”라는 주제로 강연함.

4. LG전자와 디지털헬스케어연구센터 설립 및 기술고문 활동, 정용 교수, (기업현안 해결, 미래/글로벌 대응) LG전자와 디지털헬스케어 분야 센터 설립하여 미래 필요한 기술 발굴 및 연구사업을 진행하며 현행 사업에 대한 기술자문함.(정신건강 상태 분석 기술 개발, 가전 및 미래 스마트홈 기반 미래 의료 신사업 협력)

5. 계산 광학 현미경: 알고리즘을 이용한 영상 복원 기술, 장무석  교수, (학문의 개방화/대중화) 계산 광학 현미경은 빛의 전파와 산란 같은 물리적 현상에 첨단 계산 기술을 결합하여, 기존 방식에서는 얻기 어려웠던 위상, 편광, 파장 정보를 추출하거나, 공간대역폭의 한계를 넘어 대면적 고해상도 영상을 획득할 수 있는 기술임. 이는 질병 진단 및 반도체 계측 등 다양한 분야에서 활용 가능성이 높음. 본 연구팀은 이를 비전문가 및 이공계 고등학생도 쉽게 이해할 수 있는 언어로 설명하여, 한국물리학회 홍보잡지에 게재함으로써 최신 기술의 확산과 대중화에 기여함.

6. Deep learning untangles the resistance mechanism of p53 reactivator in lung cancer cells (논문), 조광현 교수, (기업현안 해결) 이 논문은 인공지능 기반의 모델인 AnoDAN을 사용해 p53 재활성화 약물에 대한 저항 메커니즘을 밝히고, 저항을 극복할 수 있는 방안으로 THBS1 억제를 제안하는 연구임. 항암 신약 개발 기업들은 해당 모델 활용을 통해 약물 저항 문제를 해결하고, 기존 항암제의 효과를 높이는 전략을 설계할 수 있음.

3. 참여교수의 연구의 국제화 현황

① 국제적 학술활동 참여 실적 및 현황

본 교육연구단의 참여교수들은 바이오공학 각 분야에 해당되는 다양한 국제학술대회를 조직하고 운영하는데 관여하면서 관련 연구 분야에서 리더십을 발휘하였을 뿐만 아니라 국제학술대회에 초청되어 12건의 기조연설 및 초청강연을 하였다. 본 교육연구단의 참여교수들은 이러한 강연를 통하여 본 교육연구단의 최신 연구결과를 소개하고 관련 분야 국제적 연구동향도 파악하고 나아가 해외석학과의 교류를 통한 본 교육연구단의 인적 네트워크를 확대하였다.

이러한 바이오공학 분야 국제학술대회에 참석한 대학원생들은 우수논문상, 우수발표상 등을 포한한 8건의 수상을 하였다. 본 교육연구단의 참여교수들은 학회 활동뿐만 아니라 바이오공학 각 분야에 해당하는 다양한 국제저명학술지의 편집장 및 편집위원으로서도 봉사하면서 각 연구 분야에서 가장 의미 있는 연구결과를 관련 연구자들에게 소개하는 데 관여하였다.

■ 국제학회/학술대회 수상

김철 교수, 김홍균(박사과정), Best Poster Award, ISOCC, Jeju(ROK), 2023.10.25-28

박제균 교수, 김수지(박사과정), Springer Nature Best Oral Award (First Place), μTAS 2023 Conference/ Katowice, POLAND, 20231015-20231019

박제균 교수, 이기현(박사과정), Biomicrofluidics Best Paper Award, μTAS 2023 Conference/ Katowice, POLAND, 20231015-20231019

장무석 교수, 이승민(석사과정), Young Investigator Award, SPIE Advanced Biophotonics Conference/제주, 202311

정기훈 교수, 박정우(박사과정), Young Investigator's Award, SPIE ABC 2023/Hamdeok Sono Belle Jeju, Jeju, Korea, 2023.11.01-2023.11.04

정기훈 교수, 김현경(박사과정), Best poster award, SPIE ABC 2023/Hamdeok Sono Belle Jeju, Jeju, Korea, 2023.11.01-2023.11.04

정기훈 교수, 차영길(박사과정), Best Paper Award, IEEE OMN 2024/Aquarium, San sebastian, Spain, 2024.07.28-08.01

정기훈 교수, 김현경(박사과정), Nanophotonics Best Student Paper Award, Bronze Prize, CLEO-PR 2024/Songdo Convensia, Korea, 2024.08.04-08.09

■ 초청강연, 기조연설

김철 교수, 202312, Methods of Wireless Power Delivery and Data Telemetry for Cm-Scale Link Distance Implants, PowerMEMS School 2023, Abu Dhabi(UAE)

김철 교수, 202310, NYU-KAIST BRAIN SCIENCE & ENGINEERING, NYU-KAIST BRAIN SCIENCE & ENGINEERING, The New York city(USA)

김필남 교수, 202310, ENGINEERING EXTRACELLULAR MATRIX: COMPONENTS, MECHANICS, AND ARCHITECTURE, MicroTAS 2023, Katowice, Poland

남윤기 교수, 202405, Engineering photothermal neural interface using thermoplasmonics for neuromodulation, World Biomaterials Congress 2024, 대구, 한국

신우정 교수, 202406, Alternative engineered organ models to investigate host-microbiome crosstalk, WI3R Symporisum, 독일 Wurzburg

박성홍 교수, 202309, MRI techniques for diagnosis of traumatic brain injury and degenerative spinal diseases, International Association of Neurorestoratology 2023, Seoul, Korea

박성홍 교수, 202405, Basic MR Acquisition Walkthrough, International Society for Magnetic Resonance in Medicine, Singapore

박지호 교수, 202409, Leveraging the Biological Transport to Improve Cancer Nanomedicine, The 83rd Annual Meeting of the Japanese Cancer Association, 후쿠오카, 일본

박지호 교수, 202405, Photothermal nanoparticles for biomedical applications, World Biomaterials Congress 2024, 대구, 한국

장무석 교수, 202310, Solving and Using Optical Disorder for Biophotonic Applications, Optica Frontiers in Optics + Laser Science 2023 / Tacoma, WA, 미국

장무석 교수, 202408, Exploring Generalization Capability of Deep Learning-Based Approaches for Holographic Image Reconstruction, Optica Imaging Congress 2024 / Toulouse, 프랑스

최정균 교수, 202406, Immunogenomic AI for cancer immunotherapy and diagnosis, ISABS, Croatia

■ 좌장, 위원회활동

김철 교수, 202301-202312, 2023 IEEE Custom Integrated Circuits Conference (CICC), Technical Program Committee member 

김철 교수, 202401–202412, 2024 IEEE Custom Integrated Circuits Conference (CICC), Co-chair

김필남 교수, 202310-202310, MicroTAS 2023, Session Chair

박성홍 교수, 202405-202405, International Society for Magnetic Resonance in Medicine 2024, Session Chair

박지호 교수, 202303-현재, BIODEVICES, International Program Committee Member

박지호 교수, 202203-현재, Porous Semiconductors Science and Technology International Conference, International Advisory Board Member

손성민 교수, 202312-202312, The 13th International Conference on Advanced Materials and Devices (ICAMD 2023), Session Chair

신우정 교수, 202312-202408, International Foundation for Ethical Research, Scientific Advisory Board

장무석 교수, 202311-202408, CLEO-Pacific Rim 2024, Program Committee

장무석  교수, 202301-202312, ICAMD 2023, 13th International Conference on Advanced Materials and Devices, Co-Chair

장무석 교수, 202311-202311, SPIE Advanced Biophotonics Conference 2023, Program Committee

정기훈 교수, 202311-202311, SPIE ABC 2023, Chair of Organizing Committee

정기훈 교수, 202401-202402, SPIE Photonics West 2024, Conference Program Committee

정기훈 교수, 202407-202408, International Conference on Optical MEMS and Nanophotonics - OMN 2024, Technical Program Committee

정기훈 교수, 202408-202408, CLEO-PR 2024, Technical Program Committee

정용 교수, 202301-202312, The 31st International symposium on cerebral blood flow and metabolism (ISCBFM), 2023, Program Committee

정용 교수, 202301-202312, The 2023 International Conference of Korean Dementia Association (IC-KDA 2019), Program Committee

정용 교수, 202401-202412, The 2024 Organization for Human Brain Mapping (OHBM) annual meeting, Organization Committee

정용 교수, 202401-202412, The 2024 International Society for Molecular Neurodegeneration(ISMND), Organization Committee

정용 교수, 202401-202506, The 32nd International symposium on cerebral blood flow and metabolism (ISCBFM), 2025, Organization Committee Chair

정용 교수, 202401-202506, The 32nd International symposium on cerebral blood flow and metabolism (ISCBFM), 2025, Program Committee

조광현 교수, 202401-202408, International Conference on Systems Biology (ICSB) 2025, Organizing Committee

■ 국제 학술지 관련 활동

김철 교수, 202301-202312, IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems, Associate Editor

남윤기 교수, 201803-202312, Experimental Neurobiology, Executive Editor

박성홍 교수, 202309-202408, Magnetic Resonance in Medicine, Editorial Board

박제균 교수, 2020-현재, VIEW, Editorial Board

박제균 교수, 2018-현재, Micromachines, Editorial Board

박제균 교수, 2018-현재, Sensors, Editorial Board

박제균 교수, 2014-현재, Biotechnology Journal, Editorial Board

박지호 교수, 202110-현재, Chemical Engineering Journal, Associate Editor

박지호 교수, 202007-현재, Pharmaceutics, Editorial Board Member

박지호 교수, 201903-현재, Biomaterials Research, Editorial Board Member

박지호 교수, 201708-현재, Journal of Materials Chemistry B, Advisory Board Member

박지호 교수, 201307-현재, Biomedical Engineering Letters, Associate Editor

이도헌 교수, 2019-202412, Quantitative Biology, Editorial Board Member

이도헌 교수, 2019-202412, Scientific Reports, Editorial Board Member

장무석 교수, 202205-202504, Current Applied Physics, Editorial board member

정기훈 교수, 202101-202512, Journal of Optical Microsystems, Senior Editor

정기훈 교수, 201901-202512, Micro and Nano Systems Letters, Associate Editor

정용 교수, 202012-현재, Experimental Neurobiology, Associate Editor

정용 교수, 202103-202602, Journal of Clinical Neurology, Editorial Board

조광현 교수, 202309-202408 , IET Systems Biology, Editor-in-Chief

조광현 교수, 202309-202408 , Bulletin of Mathematical Biology, Associate Editor

조광현 교수, 202309-202408 , Gene Regulation and Systems Biology, Honorary Editorial Advisory Board

조광현 교수, 202309-202408 , Journal of Coupled Systems and Multiscale Dynamics, Editorial Board

② 국제 공동연구 실적

<표 3-6> 최근 1년간 국제 공동연구 실적

1. 강형률 교수-Máté Lengyel, Daniel Wolpert(UK/University of Cambridge), [학술대회발표] 기관 방문, 공동 연구 및 공동 대학원생 지도를 통해 자율주행 인공지능 모델과 뇌의 공간지각 시스템인 격자세포가 모두 시각 정보에 기반한 현재 위치에 대한 믿음을 표상한다는 공통점이 있음을 보이는 연구를 유럽에서 계산뇌과학 분야의 대표적 국제학회인 Bernstein Conference에 발표함

2. 강형률 교수-Guifen Chen(UK/Queen Mary University of London), [방문연구] 기관 방문 공동 연구 및 공동 대학원생 지도를 하였고, 자율주행 모델 기반 공간지각 시스템 모델 검증을 위해 Dr. Chen이 기록한 신경생리학 데이터를 공유 받음 (오른쪽에 해당 논문 DOI)

3. 박성준 교수-Yuhan Lee(US/Brigham and Women’s Hospital), [논문발표] A Pressure-sensitive, Repositionable Bioadhesive for Instant, Atraumatic Surgical Application on Internal Organs, Advanced Materials 2407116, Aug 2024.

4. 손성민 교수-Veasna Duong(Cambodia/IP Cambodia), [과제수행] GloPID-R 기반 감염병 국제협력 연구 : 유전자가위 기반 아보바이러스(Arbovirus) 신속진단 기술 개발

5. 이도헌 교수-Kim Sanghyun(USA/Stanley Medical Research Institue), [과제수행] Exploring therapeutic targets of major psychiatric disorders from a neural circuitry perspective on multiple brain regions, 2023.05.01.-2024.04.30.

6. 이도헌 교수-Kim Sanghyun(USA/Stanley Medical Research Institue), [과제수행] Exploring neural circuits on multiple brain regions through neurotransmitter systems for major psychiatric disorders, 2024.05.01.-2025.04.30

7. 이영석 교수-Eugene Valkov(USA/National Cancer Institute), [논문발표] 자체 개발한 단일핵산 분석법으로 mRNA 분해의 새로운 조절 기전 발견, single nucleotide 단위로 mRNA poly (A) tail 분해 속도 측정, RNA 기반 신약 개발에 기여

8. 이영석 교수-Alisha (Jonesy) Jones(USA/New York University), [과제수행] 환경에 따른 RNA 구조 변화 분석, RNA excited states position 탐색

9. 장무석 교수-Atsushi Shibukawa, Hideharu Mikami, Yuki Sudo,(Japan/Hokkaido University, Okayama University), [논문발표] Large-volume focus control at 10 MHz refresh rate via fast line-scanning amplitude-encoded scattering-assisted holography / Nature Communications 15, Article number: 2926 (2024).

10. 정용 교수-Daniel K. Sodickson(USA/NYU), [과제수행] 영상유전 기반 뇌인지예비능 연구 및 SCIE 논문 제출 및 ADRC 데이터 공유 및 빅데이터 구축 표준화 협력

11. 조광현 교수-Jongrae Kim(UK/University of Leeds), [논문발표] Recursive Self-Composite Approach Towards Structural Understanding of Boolean Networks, IEEE/ACM Trans Comput Biol Bioinform, 2024 Jun 17

12. 최명철 교수-Cyrus Safinya (USA/ UCSB), [논문발표] Complexes of tubulin oligomers and tau form a viscoelastic intervening network cross-bridging microtubules into bundles, nature communications 15, Article number: 2362 (2024) 

13. 최명철 교수-Cyrus Safinya(USA/ UCSB), [논문발표] Synchrotron X-ray study of intrinsically disordered and polyampholytic Tau 4RS and 4RL under controlled ionic strength, The European Physical Journal E 46, article number 73, (2023)

③ 외국 대학 및 연구기관과의 연구자 교류 실적 및 계획

본 교육연구단은 해외 바이오공학 분야 선도 대학 및 연구기관과의 활발한 연구 교류를 하였음. 현재 MOU를 체결하고 있는 해외 우수 대학 및 연구기관 등과 정기적으로 공동워크샵을 개최함으로써 국제공동연구 파트너쉽을 구축하여 본 교육연구단의 국제적 연구 교류를 점진적이면서 지속적으로 확대하여 왔다.

특히, 현재 바이오공학 연구 및 산업을 선도하고 있는 보스턴 지역의 학교, 연구소, 및 회사를 방문하여 관련 연구진들과 본 교육연구단의 참여교수진과의 국제공동 워크샵을 개최함으로써 최신 선도 바이오공학 기술에 대한 지식을 습득하고 관련 연구자들과 공동연구 환경을 조성할 수 있는 기회를 마련하였다.

향후에는 이러한 바이오공학 분야 선도 연구그룹과 국제공동연구 초기 단계부터 국제연수 프로그램을 통하여 본 교육연구단의 대학원생들이 각 바이오공학 연구분야 선진 기술 및 연구 환경을 경험할 수 있도록 하고, 이를 단계 별로 확대해 나가고자 한다.

최근 1년 해외기관 공동워크샵 실적

2회 KAIST-Mahidol Univ Workshop

2023년 12월 태국 Mahidol University 교수진을 초청하여 워크숍을 개최하였다. 앞으로 KAIST BBE와 Mahidol University BME의 연구, 교육 분야의 활발한 교류를 다짐하는 뜻깊은 행사가 되었다.

12/4 (Mon) 

09:00~09:30 Opening (Room 201, E16 building)

09:30~10:30 Campus / Building tour

10:30~12:00 Session 1. Meeting with faculty members

Department introduction by Chairmen

1. KAIST: 7 presenters

2. Mahidol: 6 presenters

* 5 min presentation by all participants

12:00~13:30 Lunch (on campus)

13:30~15:00 Session 2. Meeting with faculty members

KAIST: 8 presenters

Mahidol: 7 presenters

* 5 min presentation by all participants

15:00~15:30 Coffee Break

15:30~17:00 Session 3. Individual Meeting / Lab visit

KAIST: 11 faculty members

Mahidol: 13 faculty members

18:00~20:00 Dinner (Off campus)

12/5 (Tue)  

08:00~09:00 Check-out

10:00~11:00 Meeting with Dean (College of Engineering)

11:15~11:45 KAIST Satellite Technology Research Lab tour

12:00~13:00 Lunch (with Thailand BBE students)

Participants :

(Mahidol) Thanapat Wanichanon (Dean, Assoc. Prof., Ph.D.), Warakorn Charoensuk (Chair, Asst. Prof., Ph.D.), Chamras Promptmas (Advisor to Dean, Asst. Prof., Ph.D.), Jackrit Suthakorn  Assoc. Prof., Ph.D.), Norased Nasongkla (Assoc. Prof., Ph.D.), Benchaporn Lertanantawong (Assoc. Prof., Ph.D.), Songpol Ongwattanakul (Ph.D.), Panrasee Ritthipravat (Assoc. Prof., D.Eng.), Pracha Yambangyang (Ph.D.), Pornpat Athamanolap (Ph.D.), Jetsada Arnin (Ph.D.), Titipat Achakulvisut (Ph.D.), Shen Treratanakulchai (Ph.D.) 

(KAIST) Yoonkey Nam (Head, Prof., PhD), Ki-Hun Jeong (Prof., PhD), Kwang-Hyun Cho (Prof. PhD:), Jung Kyoon Choi (Assoc. Prof., PhD), Seongjun Park (Assoc. Prof., PhD), Young-Gyun Park (Asst. Prof., PhD), Woojung Shin (Asst. Prof, PhD), Rajib Schubert (Asst. Prof., PhD), Je-Kyun Park (Prof., PhD), Sungmin Son (Assoc. Prof., PhD), Ain Chung (Asst. Prof. PhD), Sung-Hong Park (Assoc. Prof. PhD), Young-suk Lee (Asst. Prof., PhD), Myung Chul Choi (Assoc. Prof., PhD), Yong Jeong (Prof. MD/PhD), Yul Kang (Asst. Prof., PhD)

4회 KAIST-SJTU Workshop

2024년 6월 중국 Shanghai Jiaotong Technology University 교수진을 초청하여 워크숍을 개최하였다. 앞으로 KAIST BBE와 SJTU BME의 연구, 교육의 활발한 교류를 다짐하는 뜻깊은 행사가 되었다.

6/13 (Thu)

10:00~10:10 Opening (Room 201, E16 building)

10:10~10:30 KAIST BBE briefing (Yoonkey Nam, Head)

10:30~12:00 Department building tour

12:00~13:30 Lunch (on campus)

13:30~14:00 SJTU BME briefing (Jian Ye, Deputy Dean)

14:00~15:30 < Research Presentation >

Group 1. Bioengineering

SJTU: Feng Shen, Jian Ye (20 min each)

KAIST: Woojung Shin, Sungmin Son, Je-Kyun Park, Ki-Hun Jeong, Huishan Li (10 min each)

Group 2. Brain Engineering

SJTU: Shanbao Tong, Yuan Feng (20 min each)

KAIST: Yong Jeong, Sunghong Park, Moo-Seok Jang, Sungjun Park, Eunyeong Park (10 min each)

15:30~15:45 Coffee Break

15:45~17:00 Lab Tour

18:00~20:00 Dinner (Off campus)

6/14 (Fri)

10:00~12:00 Discussion (Research collaboration, Dual degree program)

12:00~13:00 Lunch / Wrap-up

 2023 Harvard University-KAIST Joint Symposium of Biomedical Engineering

박성준, 이혜선 교수는 Harvard University, MIT 등 방문하여 학교와 연구소 소속의 BME 관련 연구를 수행중인 젊은 한인 연구자와의 워크숍 간담회를 가졌다. 미국 현지의 신생 연구 트랜드에 대한 교류 뿐만 아니라 향후 BME분야의 주역이 될 젊은 연구자들과의 탄탄한 네트워크를 구성할 수 있는 시간이 되었을 뿐만 아니라 우리 학과의 현황 소개를 통해, 향후 해외 훌륭한 학부, 대학원생 및 신임교원을 우리 학과로의 유치에 탄탄한 길을 마련될 것으로 기대한다.

2023.11.27(월)

Harvard University 및 보스턴 소재 젊은 과학자들과의 워크샵 개최

- 장소: Royal East, Cambridge

2023.11.28(화)

Harvard University의 David Mooney Group 과 세미나 개최

- Multiscale Mechano-Medicine from Mechanobiology to Tissue-Interfacing Stimulating Biomedical Devices

- 장소: Cambridge

Harvard University의 Jeffrey Karp Group과 세미나 개최

- A Pressure-Sensitive Bioadhesive for Wet Tissues and Organs

- 장소: Boston

2023.11.29 (수)

Harvard University / Wyss Institute의 Christopher Chen Group과 세미나 개최

- Next generation engineered Microsystems for cell biology: a systems-level road map

- 장소: Boston

2023.11.30 (목)

Harvard University, Department of Genetics의 Steve McCarroll lab 방문 및 소속연구원과의 연구교류

- Mapping cellular genetic variation of brain in Parkinson disease

- 장소: Longwood

2023.12.1 (금)

Harvard University / Wyss Institute의 Ahmad Khalil Group과 세미나 개최

- Non-classical MHCs and its interaction with innate and adaptive immune cells

- 장소: Boston