Ⅲ.연구역량 영역

1. 참여교수 연구역량

1.1 연구비 수주실적

<표 3-1> 최근 3년간 참여교수 대표 연구비 수주실적 - 본 지표는 시스템에 직접 입력하여 제출

1.2 연구업적물

➀ 참여교수 대표연구업적물의 우수성

<표 3-2> 최근 5년간 참여교수 대표연구업적물 실적 - 본 지표는 시스템에 직접 입력하여 제출

② 참여교수 저서, 특허, 기술이전, 창업 등 실적의 우수성

<표 3-3> 최근 5년간 참여교수 저서, 특허, 기술이전, 창업 실적 등 - 본 지표는 시스템 입력 제출

③ 교육연구단의 학문적 수월성을 대표하는 연구업적물 (최근 10년)

<표 3-4> 최근 10년간 교육연구단의 학문적 수월성을 대표하는 연구업적물 

1. 최정균 교수 연구팀은 차세대 면역항암치료로 각광을 받고 있는 스마트 면역세포 시스템 및 mRNA 기반 항암백신에 대한 세계적 수준의 원천기술 개발에 성공하였으며, 현세대 면역항암치료인 면역관문억제제의 부작용을 예측할 수 있는 방법론을 개발하여 응용생명분야 최고 권위 학술지에 연달아 3개의 논문을 게재함. 혈액암에서 성공한 CAR-T 세포치료에 대한 논리회로 기반의 고형암 타겟발굴 방법론을 기반으로 암세포만 공략할 수 있는 스마트 면역세포 시스템을 개발하여 Nature Biotechnology (2023, I/F: 46.9)에 발표하였으며, 코로나 백신에 사용된 mRNA 플랫폼 기반으로 다양한 임상시험 중인 치료용 항암백신의 효과를 최적화하기 위한 환자 맞춤형 타겟발굴 기술을 개발하여 Nature Genetics (2023, I/F: 30.8)에 발표함. 나아가 기존 면역항암치료인 면역관문억제제의 부작용을 예측할 수 있는 인공지능 방법론을 개발하여 Nature Cancer(2023, I/F: 22.7)에 발표함. 최근 10년간 총 41건의 국내/해외 특허를 출원하였으며, 1건의 창업과 3건의 기술이전(총 3.2억원)을 실시함.

최근의 암 연구에서 가장 많은 시도와 진전이 있었던 분야는 바로 면역항암치료로서, 특히 키메라 항원 수용체(Chimeric antigen receptor, CAR)를 장착한 CAR-T 혹은 CAR-NK라고 하는 면역세포들에 의한 부작용을 최소화하면서 효과적인 암 살상 능력을 보유하는 CAR 세포 개발하기 위하여 컴퓨터 연산 논리회로를 활용해 효과적으로 암세포를 공략할 수 있는 스마트 면역세포 개발이 활발히 진행되고 있음. 본 연구에서는 세포 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 주목할 점은 수백만개의 개별 암세포 및 정상세포들에 대한 시뮬레이션을 통해 최적의 CAR 세포용 회로들을 찾아낸 과정이며, 이는 인공지능과 컴퓨터 논리회로를 면역세포 엔지니어링에 적용하는 새로운 개념의 기술로서 혈액암에서 성공적으로 사용되고 있는 CAR 세포치료가 고형암으로 확대되는데 중요한 역할을 할 것으로 기대됨. “암세포만 골라 공략하는 스마트 면역세포 기술 개발”, “암 백신 개발 핵심 연결고리 신생항원 예측 모델 개발”, “인공지능으로 면역항암제 부작용 예측”이라는 제목으로 주요 언론의 주목을 받았음.

본 연구성과를 바탕으로 최정균 교수는 과학기술정보통신부 선정 이달의 과학기술인상 수상 (2023)을 수상하였으며, 면역항암치료 타겟 발굴 및 진단기술로 ㈜펜타메딕스를 창업하였음.

2. 정기훈 교수 연구팀은 마이크나노광학기술을 이용한 초고속 분자진단(PCR)시스템을 위한 3가지 핵심원천기술을 확보함. 첫째, 흡광도가 매우 높은 3차원 금나노기둥의 광학구조를 이용하여 LED 광원에 빠르게 광열(photothermal) 반응하는 초고속 (5분이내/30싸이클) 열순환기 (thermocycler)를 개발함. 둘쨰, 실시간 핵산증폭과정을 측정할 수 있는 마이크로렌즈 어레이기반 두께 2mm 이내 초박형 현광현미경 (Light: Science & Applications 2019, I/F:19.4)을 개발함. 셋째, 열전달이 매우 빠른 알루미늄 금속박막을 가진 플라스틱 카트리지를 개발하여, 일회용 초저가의 진단카트리지를 개발 완료함. 세가지 핵심원천기술을 바탕으로 현장진단용 광열 PCR 시스템의 시작품을 세계 최초로 개발함 (ACS NANO 2021, ACS NANO 2023, I/F:17.1). 또한, 장원의료재단 CRO를 통해 파일롯 임상시험(70명 대상: 정상-35명, 감염-35명)을 통해 SARS-CoV-2의 실시간 핵산증폭을 확인할 수 있고, 감염 여부는 40 싸이클 10분 이내, 95%이상의 진단정확도를 실험적으로 검증함. 초고속 광열분자진단시스템은 손바닥 위에 올릴 수 있을 정도의 초소형/초저가 RT-PCR 시스템을 구축을 위해 오상헬스케어와 공동연구를 통해 시작품을 제작하였으며, 일회용카트리지와 마이크로렌즈 어레이 현미경은 나노종합기술원과 공동연구를 통해 준양산급 양산기술을 확보함. 현재 삼성서울병원과 공동연구를 통해 허가용 임상시험을 준비중임.

국내 최대 의료기기전시회인 국제의료기기&병원설비전시회 (KIMES) 에 부스발표를 통해 초고속분자진단시스템 홍보 (2021.03.18.-21, COEX), ACS NANO 2021 발표성과 언론 홍보 (연합뉴스, 동아사이언스, 전자신문등 국내외 38건의 뉴스매체홍보, 2021.06.07.)

현장진단용 초고속 분자진단시스템의 핵심소자 원천기술 지식재산권 출원등록 (KR10-1272316, KR10-2220637, KR10-2020-0135338, KR10-2021-0030961 대한민국 특허 4건, US17/058,444 1건, PCT/KR2019/006420 1건)과 해당분야 최우수논문 (KS Kim et al. Light: Science & Applications 2019, BH Kang et al. ACS Nano 2021, BH Kang et al. ACS Nano 2023)을 연달아 발표 하였고, 산학연병 (KAIST, 주식회사-오상헬스케어, 나노종합기술원, 삼성서울병원) 구성된 컨소시엄은 공동 연구과제 (KAIST 코로나19대응 과학기술 뉴딜사업 2021-2022 총15억/2년, 한국연구재단 나노소재 기술개발사업-나노커넥트 2022-2025, 총 30억원/3년)를 통해 기술사업화 (오상헬스케어 통상실시 1억원/3년 계약완료)를 위한 노력을 활발히 진행 중임.

본 연구개발에 주저자로 참여한 강병훈 박사과정 (BK 참여학생, 지도교수:정기훈교수)은 MicroTAS 2022 CHMINAS Award를 포함하여 국제저명학술대회에서 최우수논문상 2회 수상과 한국바이오칩학회등 국내수상 4회 수상함. 초고속 분자진단시스템은 현재 통상기술실시권을 이전한 ㈜오상헬스케어(매출:1,295억/2021년)를 통해 기술사업화를 진행 중이며, 분자진단시스템의 초박형현미경인 마이크로렌즈어레이카메라는 참여학생이었던 장경원 박사과정이 ㈜마이크로픽스사를 2021년에 정기훈 교수와 공동창업함.

3. 박성홍 참여교수는 2019년 학계 최고의 학술지인 Nature 지에 ‘Meningeal lymphatic vessels at the skull base drain cerebrospinal fluid’ 제목의 논문을 공동교신저자로 게재하였다. 치매와 같은 퇴행성 뇌질환을 유발하는 뇌 속 노폐물의 배출 경로를 dynamic MRI 촬영기법으로 처음으로 밝혔다. 뇌의 노폐물들은 뇌척수액을 통해서 배출되는데, 베타-아밀로이드 또는 타우 단백질 같은 노폐물이 적절히 배출되지 않고 뇌에 쌓이면 치매가 생길 가능성이 높아지는 것으로 알려져 있다. 뇌척수액 순환 및 meningeal lymphatic vessels(mLVs)을 통한 뇌척수액 내 노폐물 제거기작은 중추신경계의 항상성을 유지하는 중요한 역할을 함이 밝혀졌다. 그러나, mLVs을 통한 뇌척수액 노폐물 제거 경로는 명확하게 밝혀지지 않았다. 이 경로를 찾기 위해 우리는 직접 뇌척수액에 조영제를 주입하고 dynamic MRI 촬영기술을 사용하여 뇌척수액 노폐물 제거의 주요 경로를 확인했다. 쥐의 경우, 두개골 기저부분의 mLVs이 뇌척수액 내의 거대 분자 흡수와, 뇌 말초 림프계로 향하는 직접적인 뇌척수액의 배수에 중요한 역할을 한다는 것을 발견했다. (Impact Factor, 64.8, 인용회수 427회, Google Scholar 2023년 9월 12일 기준)

본 연구를 추가 진행하기 위하여 2020년 기초연구실 과제를 지원받음. 최초로 사람에서 mLVs의 flow velocity를 측정하는 기법을 개발하고 측정값을 report하였고 (Fluids and Barriers in the CNS 2023), 사람에서 CSF의 pulsation을 일반적인 fMRI로 측정하는 기법을 개발하여 뇌기능 도중 CSF pulsation이 어떻게 변하는지 실시간으로 보였음 (NeuroImage 2022). 2023년에 기초연구실 과제들 중 30%만 지원하는 기초연구실 후속연구에 선정됨. 두 번의 기초연구실 과제를 통해 BK 사업단 참여교수들과 함께 CSF와 mLVs를 통한 뇌노폐물 배출이 뇌인지기능과 어떤 연관성이 있는지 밝히고 있으며, 뇌노폐물 배출 활성화를 통해 치매와 같은 퇴행성 뇌질환 치료방법을 개발하고 있음. 향후 뇌 속 노폐물의 배출 경로를 정확히 밝히고 퇴행성 뇌질환의 치료를 위한 중요한 타켓 및 치료방법을 제시할 수 있을 것으로 기대됨.

1.3 교육연구단의 연구역량 향상 계획 

• 교육연구단의 주요 연구분야는 생명정보/시스템생물학, 바이오전자, 바이오/의료 영상, 바이오나노/마이크로 시스템, 뇌인지공학/신경공학이다.

• 교육연구단의 연구역량 향상을 위하여 본 대학원 QAIST 신문화 전략의 연구혁신 비전인 “인류와 국가의 난제 해결 연구”에 맞추어진 연구목표를 설정하였다. 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 추진하고자 한다.

• 전반적으로는 인체 및 질환에 대한 이해와 융복합기술 접목을 통하여 과학 및 공학 기술과 의학 간의 연계성 및 응용성을 강조하는 연구 프로그램을 강화하고 기초 학문의 토대 위에 다학제적 지식을 겸비한 바이오의료 정보기술, 바이오 의료기기 및 영상, 바이오의료 재생기술 분야의 국제적 역량을 갖춘 창의적 연구인력을 양성할 것이다.

• 본 교육연구단은 현재 미래 바이오산업을 견인하는 요소기술 (IT, NT, CT)의 융합을 통해 핵심 플랫폼기술 (바이오의료 정보기술, 바이오 의료기기 및 의료영상, 생체 재료 및 재생기술)로 적극 활용하고 있다. 이러한 강점을 살려서 미래 바이오산업을 선도하기 위하여, 세가지 요소기술 (IT, NT, CT)에 있어서 기초과학 수준에서의 요소기술 융합연구를 활성화 하도록 한다. 이러한 요소기술 수준의 다학제적 융합연구를 통하여 핵심 플랫폼기술 (바이오의료 정보기술, 바이오의료기기 및 영상기술, 바이오의료 재생기술)을 집중적으로 개발할 것이다.

• 나아가 바이오의료 융복합 분야에서 세계적 수준의 창의적이고 미래 선도적인 연구성과를 거두기 위해서 본 교육연구단은 기존에 시도되지 않았던 차별화된 세부 연구목표들을 바탕으로 교육연구단 연구 역량을 현격히 향상 시킬 것이다

• 첫째, 바이오의료산업의 미래 유망 분야를 선정하고 집중적으로 육성할 것이다. 구체적으로, 상기 핵심 플랫폼 기술들을 활용하여 유전체정보 활용을 통한 개인맞춤형 의료서비스, 뇌-신경 IT 융합 산업, 첨단기기 기반의 U-헬스/스마트케어 등의 구현을 위한 연구에 집중 투자한다.

• 둘째, 연구의 방향 측면에서는 주로 신기술, 첨단서비스, 신제품을 창출할 수 있는 목표지향적인 연구전략을 개발할 것이다. 바이오공학 융합산업의 급변하는 사회적 요구에 유연하게 대응할 수 있는 맞춤형연구 인력을 양성하기 위해서 상향식 (Bottom-up) 핵심연구주제 발굴과 동시에 산업체 공동연구에서는 하향식 (Top-down) 접근을 가능하도록 하는 통합적 연구과정 프로그램을 개발한다.

• 셋째, 중개연구 (Translational Research) 전문 인력을 충원하여 산업체와의 유기적인 피드백을 통한 바이오의료 융합기술의 실용화 및 상용화를 선도할 것이다.

• 미래유망 분야 (중점연구분야) 의 집중 육성을 위하여 중점분야 신임교원 유치, 우수 post-doc 및 연구교수 적극 영입, 병원과의 중개연구 협력 강화, 미래유망 분야 중대형 연구센터 유치, 헬스케어/뇌인지 네트웍 구축, 교육연구단 학생들의 창업피칭 사업 추진 등 다양한 전략을 추진하고자 한다.

• 또한 바이오공학 융합분야의 국제적 역량을 갖춘 인재 양성을 위해 중국(칭화대)-일본(동경대)-동남아(싱가폴 바이오폴리스)와의 연구협력 프로그램을 개발하여아시아 바이오의료 융합연구 코어 구축을 추진한다.

• 미래유망 분야 중 특히 유전체정보 활용을 통한 개인맞춤형 의료서비스, 뇌-신경 IT 융합 산업, 첨단기기 기반의 U-헬스/스마트케어 등의 구현을 위한 연구에 있어 KAIST 연구소 (KAIST Institute) 의 연구 인프라를 적극 활용할 수 있다.

•  본 교육연구단은 대형 병원과의 활발한 중개 임상 연구 (Translational Research) 를 추진하고 있다. 다양한 분야와 연구진이 협력 연구를 통하여 공동연구과제 수행, 논문 게재, 특허 출원 등의 연구활동을 진행 중이다.

• 현재 공동연구를 수행 중인 병원은 서울대 병원, 삼성서울병원, 연세대 세브란스 병원, 고려대 안암병원, 서울 아산병원, 서울성모병원, 분당차병원, 국립암센터, 용인 세브란스 병원, 가천대 병원, 중앙대 병원, 전북대 병원 등이다.

• 주요 협력 분야는 암세포 연구(김필남, 최정균, 조광현, 이도헌), MRI 영상(박성홍), 약물전달(박지호), 의료기기(장무석, 정기훈, 김철), 임상진단 (정용), 바이오칩(박제균) 등 이며, 교육연구단의 절반 수준의 교수들이 여러 형태로 중개 임상연구를 수행해 왔다.

• 이러한 네트워크를 바탕으로, 또한 확장하여, 중개연구 전문 인력을 충원하여 산업체와의 유기적인 피드백을 통한 바이오의료 융합기술의 실용화 및 상용화를 선도하는 인력을 양성할 것이다.

• 더 나아가 의료 산업의 선두주자로 발돋움하기 위하여 헬스케어/뇌공학 네트웍 구축 산업을 통하여 산업계 연구인력을 육성하고자 한다. 국내 주요 의료 및 헬스케어 산업 단지 (예: 송도국제도시)에 위치한 바이오/의약/헬스케어 기업 (삼성바이오로직스, 셀트리온 등)들과 협력하여 산학교육프로그램 및 공동연구 개발환경 구축을 위한 기반을 전략적으로 준비한다.

• 뇌공학 네트워크와 관련해서는 뇌신경 모방 인공지능 기술, 뇌인지 측정 (뉴로스카이, iBrain), 뇌인지 신호분석 응용관련 업체 (루닛, 뷰노등) 와 산학연구/교육 프로그램 활성화를 위한 산학네트워크를 강화하고자 한다.

• 학생들의 연구역량을 강화하기 위해서 의료기기 산업전시회 참관을 주관하며, 특히 세계최대 헬스케어기기 전시회(독일 MEDICA/미국CES), 국제 바이오공학 학술대회(IEEE EMBC, BMES 등) 참관을 연례적으로 추진 하고자 한다. 우선적으로 국내 의료기기산업전시회(KIMES) 참관을 통해 국제전시회 참관팀을 선정 (예: 교수 2인/학부생 대학원생 3인으로 구성) 하여, 전세계 헬스케어/의료기기분야 신사업 트랜드 경향 분석 및 기술사업화 의지를 강화하는데 주안점을 두고자 한다.

• 헬스케어/뇌공학 스타트업 피칭 행사 기획 및 추진하여 본교 창업원과 공동으로 스타트업 장려를 위한 아이템을 가진 창업자화 전문경영인을 희망하는 학생 졸업생이 서로 만날 수 있는 기회를 마련한다. 창업을 위한 연구역량 강화를 위하여 헬스케어/뇌공학 창업 아이디어 콘테스트 및 국내외 유명 스타트업 탐방을 지원한다.

• 헬스케어/뇌공학 분야 창업아이디어 콘테스트를 진행하여 선정된 팀에게는 국내외 유명 스타트업 또는 관련 기업 (예, 구글딥마인드, ILIAS Bio등) 탐방을 지원할 수 있다. 또한 헬스케어/뇌인지+ 창업팀의 스터디그룹 지원을 추진하고자 하는데, 헬스케어/뇌인지+ 융합분야 창업에 관심이 있는 학생팀이 정기적으로 스터디를 하고 창업아이템의 시작품 제작을 위한 기반 구축 (prototype HW/SW 등)을 할 수 있도록 지원한다.

• 헬스케어/뇌공학 관련 스타트업/회사들(iBrain, 뷰노/루닛, 등)의 아이템을 유사하게 개발해보고 상업화하기 위해 필요한 과정을 이해하기 위한 실습 교과목을 개발하여 학생들이 창업하기 위해 필요한 기술적인 경험을 가지도록 한다 (예: EEG 시스템 개발법, 딥러닝을 이용한 의료영상 분석/진단 기법, fMRI data processing 소프트웨어 개발법 등). 해당 스타트업/회사들의 피드백을 통해 교과목을 지속적으로 업데이트한다.

• 본 교육연구단의 기술사업화 혁신 모델인 BIO-IT 싱크탱크 사업 내에서 특히 연구 혁신을 위한 BIO-IT Flagship 인터페이스 구축을 추진하고자 한다.

• Inspiring industrial talk 시리즈에서는 바이오의료산업의 학계/산업계 leader들, 특히 4차산업 혁신 산업계 국내 및 해외 전문가를 초청하여 중개연구 등 첨단 바이오/헬스케어 분야의 연구 동향을 파악함으로써 교육연구단 구성원들의 연구역량을 강화하고자 한다.

• Alumni seminar series 에서는 바이오의료 산업계에서 활동하는 동문들 중 특히 창업가 등을 집중적으로 초청하여 교육연구단 소속의 자긍감을 고취하고 차후 산업계 유망 연구인력을 양성하기 위한 연구역량을 강화하고 기업가 마인드를 전파한다.

• Inspiring industrial talk series 와 alumni seminar series 에서는 특히 유전체정보 활용을 통한 개인맞춤형 의료서비스, 뇌-신경 IT 융합 산업, 첨단기기 기반의 U-헬스/스마트케어 등의 구현 등 미래 유망분야의 교육연구단 내 연구활동과 직접적인 접목을 목표로 한다.

• 연구혁신을 위한 BIO-IT Flagship 연구 인터페이스 구축 사업을 통하여서 첫째, Bio-IT Flagship Forum을 통해 학과 교수간 융합연구 발굴, 국제 공동연구 지원을 통한 High Impact/High Citation 연구를 장려하는 효과를 기대하며, Bio-IT Flagship Innovation Space 구축 사업을 통하여 Bio-IT 싱크탱크 사업과 Bio-IT flagship forum 사업의 시너지 효과 창출을 위한 융합 공간 구축 및 리모델링을 추진한다.

• 지속발전이 가능한 바이오공학 융합연구를 통해 바이오의료산업의 경쟁력을 강화하고 시장성숙도에 부합하는 바이오공학 융합 신기술을 선제적으로 개발하고 산업화에 이바지할 수 있는 글로벌 연구역량을 갖춘 인재를 양성하고자 한다.

• 본 교육연구단은 산학연병 Inspiration 강연 시리즈를 통해 산학협력을 강화하고 해당 내용에 관한 학생 및 교수, 산업계 인력들의 관심도를 높이고자 한다.

• 세부적으로 헬스케어공학(진단기기, 바이오정보, 의료영상등)분야 최신 연구동향 소개와 토론을 위한 국내외 산학연 전문가 초청강연 시리즈를 개최한다. 국내외 산학연병 전문가 (헬스케어진단기기, 바이오정보, 바이오의료영상, 바이오전자분야)와 5대 종합병원(서울대, 삼성, 아산, 세브란스, 카톨릭병원등) MD 석학 초청 세미나를 실시하여 임상/헬스케어분야의 최신 연구/현장 동향과 이슈 고찰한다.

• 헬스케어/뇌공학 분야 융합 교육/연구도출을 위한 런치세미나 및 융합연구연례회 개최를 통해 캠퍼스내 융합 교육/연구 성과 우수사례 공유 및 융합 교육/연구 발굴하고 지원한다.

2. 산업⦁사회에 대한 기여도

2.1 산업⦁사회 문제 해결 기여 실적

<표 3-5> 최근 5년간 참여교수 산업·사회 문제 해결 기여 실적 

1. Matrix stiffness epigenetically regulates the oncogenic activation of the Yes-associated protein in gastric cancer / 김필남 교수 / 거버넌스 구축, 미래/글로벌 대응, 기타 (노령화 사회의 암 치료 경제적 부담 대응) / 공학적인 기술들을 활용해서 인체와 유사한 종양미세환경을 구현한 위암 실험 모델을 제작함. 이를 활용해 단단해진 종양 기질 미세 환경에 따른 위암 세포의 악성화 메커니즘 규명함. 강성도가 증가된 종양 기질 내에서 후성유전학적 변화가 유도되어 DNA 탈메틸화 및 종양 단백질인 YAP의 발현이 증가됨. 종양 기질을 다시 물렁하게 바꾸면 악성도가 다시 감소함.

2. Thermoplasmonic Optical Fiber for Localized Neural Stimulation / 남윤기 교수 / 미래/글로벌 대응, 거버넌스 구축 / 뇌신경기능을 정교하게 조절하기 위하여 빛을 이용한 신경세포 자극 기술을 개발함. 기존 기술에서 유전자조작이 필요하였던 반면, 본 연구에서는 금나노막대의 광열효과를 이용하여 유전자 조작없이 빛으로 뇌세포의 활성을 조절하는 광프로브 제작기술을 개발함. 본 기술은 신경회로의 과활성 억제를 통하여 뇌기능을 조절하는 뇌자극기술로 활용할 것으로 기대됨.

3. An artificial neural tactile sensing system and hydrogel-based neural interfaces / 박성준 교수 / 미래/글로벌 대응, 거버넌스 구축, 학문의 개방화/대중화 / 현실감 있는 인공 감각을 제공할 수 있는 시스템개발을 통해 가상/증강 현실을 통한 메타버스 구현, 화상 환자를 위한 인공피부 제공, 로봇형 의수/의족 제작 등 산업/사회 문제 해결의 토대를 마련함. 해당 연구와 관계되는 내용을 이용해 다양한 사회교육 (군, 학교, 정부, 기업) 및 미디어활동에 참여함으로써, 학문의 개방화 및 대중화에 기여하였음.

4. Brain-wide mapping reveals that engrams for a single memory are distributed across multiple brain regions / 박영균 교수 / 학문의 개방화/대중화 / 세계 최초로 기억저장세포를 뇌 전체에서 매핑하였음. 이를 통해 기억이 뇌 전체적으로 흩어진 세포들에 나누어 저장됨을 보임. 이는 뇌가 기억을 어떻게 저장하는지에 대한 새로운 패러다임을 제시한 연구이며, 본 연구는 25차례의 언론홍보를 통해 학문의 개방화/대중화에 기여하였음.

5. Porous Silicon-Based Nanomedicine for Simultaneous Management of Joint Inflammation and Bone Erosion in Rheumatoid Arthritis / 박지호 교수 / 기업현안 해결, 미래/글로벌 대응 / 류마티스관절염을 효과적으로 관리하기 위하여 기존 약물을 더욱 효율적으로 질병부위에 전달할 수 있고 추가적인 치료효과를 낼 수 있는 나노의학기술을 개발함. 향후 고령화 시대 시대를 대비하여 류마티스관절염 관리를 보다 효과적으로 할 수 있는 약물 전달 플랫폼으로 활용이 기대됨.

6. 전통천연물 멀티오믹스 기반 맞춤형 바이오마커 기술 개발 연구 / 이관수 교수 / 거버넌스 구축, 미래/글로벌 대응, 인력 재교육 / 여러 유수 대학 연구실 및 병원이 공동으로 연구를 수행함으로써 질환의 진단, 치료를 위한 거버넌스를 구축하고 암, 당뇨, 면역질환 등에 대응하여 그 핵심 바이오마커와 치료제를 발굴함으로써 국민의 건강 증진에 기여함. 또한 임상 데이터를 기반으로 분석하고 질환 유사 세포 및 동물 모델에서 평가함으로써 의료 및 제약 기반의 기 사회진출 인력의 수요에 맞춰 필요한 데이터를 다루고 분석하도록 하였음.

7. The SARS-CoV-2 RNA interactome / 이영석 교수 / 거버넌스 구축, 미래/글로벌 대응, 정책 기여 / 코로나19 펜데믹 대응을 위한 새로운 치료 전략 플랫폼을 개발하기 위하여 SARS-CoV-2 바이러스 유전체 및 전사체와 상호작용하는 단백질 지도를 완성함. 이를 기반으로 새로운 코로나19 치료 전략을 제시하고 미래 바이러스 감염병을 보다 효과적으로 대응할 것으로 기대함.

8. Deep learning based on parameterized physical forward model for adaptive holographic imaging with unpaired data / 장무석 교수 / 미래/글로벌 대응, 기업현안 해결, 학문의 개방화/대중화 / 물리 기반 딥러닝 모델에 기반한 적응형 영상 복원 원천 기술을 개발함. 30개 이상의 국내 언론사를 통해 해당 기술의 혈구 세포, 생검 조직 검사 분야의 활용성이 홍보됨. 최근 인공지능 기반 영상 진단 솔루션을 개발하는 중소기업과 기술 논의를 진행 중임. 해당 알고리즘와 생검 영상 데이터는 오픈 라이센스로 공개되어 관련 학문 분야 대중화에 기여함.

9. Ultrafast and Real-Time Nanoplasmonic On- Chip Polymerase Chain Reaction for Rapid and Quantitative Molecular Diagnostics / 정기훈 교수 / 기업현안 해결, 일자리 창출, 미래/글로벌 대응 / 코로나19 펜데믹시기에 나노광학 을 이용한 코로나19 대응 현장 진단형 초고속(5분이내) 광열 PCR 시스템 원천기술 확보. 관련핵심기술을 국내 진단회사에 기술이전과 핵심부품 생산을 위한 연구실창업회사(MicroPix) 설립. 향후 보건소/1차병원/ 저개발국가에서 활용할 수 있는 초소형/초저가/초고속 분자진단 플렛폼 으로 활용이 기대됨.

10. Network analysis identifies regulators of basal-like breast cancer reprogramming and endocrine therapy vulnerability / 조광현 교수 / 거버넌스 구축, 일자리 창출, 미래/글로벌 대응 / 암은 주요 사망원인 중 하나이고, 우리나라를 포함하여 전 세계 나라들은 2026년을 전후로 초고령사회로의 진입이 예상됨에 따라 노령화 질환 뿐만 아니라 암으로 고통받는 환자들의 수는 더욱 증가할 것으로 예상됨. 이를 해결하기 위한 사회경제적 비용 역시 가파르게 증가하고 있음. 본 연구는 이러한 근본적인 문제를 해결하기 위해 기여한 연구임.

11. MHC II immunogenicity shapes the neoepitope landscape in human tumors / 최정균 교수 / 미래/글로벌 대응, 기업현안 해결 / 코로나19 펜데믹시기에 개발된 mRNA 백신 플랫폼이 항암백신 개발로 확대되고 있는 상황에서 암백신 타겟을 발굴할 수 있는 주요 원천기술을 개발함으로써 글로벌한 미래사회의 당면문제인 암 정복에 공헌하고 또한 암백신을 개발하는 기업들의 타겟 발굴 문제 해결에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대됨

12. 항암제 표적 단백질 기반 약물 전달체 개발 연구 / 최명철 교수 / 거버넌스 구축, 미래/ 글로벌 대응 / 항암제의 표적 단백질을 전달체로 이용하는 역발상 연구결과를 창출함. 항암제를 이용한 암 치료에 새로운 가능성이 열릴 전망임.

2.2 산업⦁사회 문제 해결 기여 계획

본 사업에서는 학과 비전 및 목표에 의거, 보다 나은 인간의 삶을 위한 혁신적인 바이오/뇌인지 공학의 창조를 통해 산업 및 사회 문제를 해결하려 한다.

(1) 연구를 통한 산업 사회 문제 해결 방법 및 계획

• 인류와 국가의 난제 해결을 위해 예방, 진단, 치료를 위한 바이오 의료 공학기술을 개발하는 연구 시스템을 구성하고, 활동을 수행하여 사회 문제를 해결한다.

- 고령화로 인한 경제 사회적 문제, 혹은 재난, 감염병 등 급작스러운 국가적 문제 해결에 대한 바이오 공학의 역할을 직시하고, 이를 해결하기 위한 연구를 수행한다.

- ICT와 바이오의 융합을 통해 현재 병원이 주로 감당하고 있는 국민 복지 문제를 해결한다. 예를 들어, 원격 의료를 가능하게 하는 기술을 개발하여 의료 서비스의 접근성을 높이거나 진단 및 예방 관리 중심의 패러다임을 구축하여 보다 많은 국민이 건강하게 살 수 있는 환경을 조성한다.

- 동시에 암, 치매 등의 높은 비율로 국민이 앓고 있는 질병 치료에 대한 연구를 지속적 수행하여 극복방안을 마련하고, 치료가 가능한 질병에 대해서도 정밀 의료 모델을 구축하여 극복률을 높이는 등 지속적으로 의료분야에 기여한다.

- 기존 바이오 분야 뿐만 아니라 신바이오 및 뇌공학 관련 미래 지향적인 연구를 수행하여 재활, 장애극복 등 사회복지적인 성과를 이룩한다. 해당 활동은 학교 내의 연구 활동뿐만 아니라 대형 병원과의 공동연구 강화 및 중개연구 시도, 중대형 연구센터 설립을 통한 협력 연구 강화, 바이오 의료 부분 대형, 중소기업, 스타트업 등과의 교류를 통한 산학 협력기반 마련 등을 그 계획으로 한다.

- 본 교육연구단은 병원과의 활발한 중개 임상 연구를 추진하고 있으며, 네트워크를 바탕으로 상호 유기적인 피드백을 통한 바이오의료기술의 실용화 및 상용화를 목표로 하고 있다.

• 산업적 글로벌 바이오 강국으로 도약하기 위한 연구 분야를 선정하고, 이를 수행한다.

- 신약 분야에서의 후보물질 발굴 연구 및 해외 진출을 위한 중개, 임상적 연구를 수행한다.

- 암, 치매 등 인류가 당면한 의료적 난제를 해결하기 위한 연구를 수행하여, ICT 기반 연구를 BT와 접목하고, 3D 바이오 프린팅, 인공장기 개발, 줄기세포 등 임상에 다가가지 못한 분야에 관한 연구를 수행하여 글로벌 시장의 변화에 대응한다.

- 빅데이터를 이용한 정밀 의료, 뇌과학 및 뇌공학적 응용, 차세대 의료기기 개발 등 새로운 시장에 대한 선점을 도모한다.

- 미세먼지 저감, 바이오 소재 등 환경 측면에서의 생활형 난제를 해결한다.

• 국내 바이오 경제를 창출하여 지역 사회에 이바지한다.

- 바이오 의료 분야 연구 성과를 기술 이전 뿐만 아니라 신산업 창출로 인한 창업, 기업 내 새로운 투자 거리 창조 등과 연결 지을 수 있도록 산업적인 면을 강화한 연구를 복합 수행한다.

- R&D 위주의 바이오 의료 산업 특성을 고려하여, 대학에서 배출하는 인재를 즉시 산업계에서 활용할 수 있도록 교육함과 동시에 해당 인력이 가지고 있는 기술에 이전을 고려한 연구를 진행한다.

- 대학 주도 혹은 연구소, 병원, 기업, 스타트업 등 다른 기관과의 연합을 통해 연구 클러스터를 구성하여 협력 기반을 만든다.

- 타 분야 및 기술과의 융합으로 바이오 의료 분야에서의 신산업을 창출하고, 임상 의과학자, BT + ICT 전문가 등 융합역 전문인력을 육성하여 새로운 일자리를 창출한다.

- 필요할 경우 기술을 기반으로 한 창업 및 성장, 재투자를 위한 기반을 돕는다.

- 디지털 헬스케어 육성을 위해 바이오 의료 관련 빅데이터 기술 개발 및 표준화 등을 연구하여, 이를 통한 신 의료 서비스의 기반을 마련한다.

- 바이오 의료 관련 핵심 장비, 부품, 재료 등에 대한 연구를 시행하여 분야의 수입 의존률을 낮춘다. 

<세부계획>

• 본 교육연구단은 헬스케어/뇌공학 네트워크 구축 사업을 통하여 바이오의료 기술 사업화 활성화를 도모한다. 헬스케어/뇌공학 관련 기업 대상 산학교육프로그램, 공동연구개발환경 구축, 학생들과 기업들의 교류를 통한 스타트업 피칭 행사, 창업 아이디어 콘테스트, 국내외 유명 스타트업 탐방 등을 포함하고 있다.

• 이와 더불어, 본 교육연구단의 기술사업화 혁신 모델인 BIO-IT 싱크탱크 사업 내 연구 혁신을 위한 BIO-IT Flagship 인터페이스 구축을 추진한다. 해당 사업은 바이오의료산업 내 학계/산업계 리더 및 국내 및 해외 전문가를 초청하여 필드 내 동향을 파악하고 구성원들의 연구역량을 강화하는 Inspiring industrial talk 시리즈, 산업계에서 활동하는 alumni 들 중 창업가를 초청하여 향후 유망 인력을 양성하고 기업가 정신을 고취하기 위한 alumni seminar 시리즈 가 포함되어 있다.

• 해당 시리즈에서 유전체정보 활용을 통한 개인맞춤형 의료서비스, 뇌-신경 IT 융합 산업, 첨단기기 기반의 U-헬스/스마트케어 현 등 미래 유망분야의 교육연구단 내 연구활동과 직접적인 접목을 목표한다.

(2) 본 학과의 특성을 고려한 사회 문제 해결 연구 전략

미래바이오산업을 견인하는 요소기술 (IT, NT, CT)의 다학제적 융합연구를 통하여 핵심 플랫폼기술 (바이오의료정보기술, 바이오의료기기 및 영상기술, 바이오의료재생기술)을 개발, 바이오의료 융복합 분야에서 세계적 수준의 창의적이고 미래 선도적인 연구를 진행하여 사회적 문제를 해결한다.

아래와 같이 기존에 시도되지 않았던 차별화된 세부연구목표들을 바탕으로 연구의 질을 끌어 올리고, 바이오 의료 및 뇌신경분야의 사회적 문제점들을 해결하는 연구적 기반을 구축한다.

• 중개연구 전문인력을 충원하여 산업체와의 유기적인 피드백을 통한 바이오의료 융합 기술의 실용화 및 상용화를 선도한다.

• 바이오의료 융합분야의 국제적 역량을 갖춘 인재양성을 위해 해외 대학 및 연구소와의 연구협력 프로그램을 개발하여 아시아 바이오의료 융합연구 코어를 구축한다.

• 융합기반의 핵심 플랫폼기술을 활용하여 바이오의료산업의 미래 유망 분야인 유전체정보 분석을 통한 개인맞춤형 의료서비스, 뇌-신경 IT 융합산업, 첨단기기 기반의 U-헬스/스마트케어 등의 구현을 위한 신기술, 첨단서비스, 신제품을 창출할 수 있는 목표지향적 연구를 수행한다.

• 바이오의료 융합산업의 급변하는 사회적 요구에 유연하게 대응할 수 있는 '맞춤형' 연구 인력을 양성하기 위해서 하향식 (Bottom-up) 핵심연구주제 발굴과 동시에 산업체 공동연구에서는 상향식 (Top-down) 접근을 가능하도록 하는 통합적 연구과정 프로그램을 개발한다.

(3) 세부 분야를 고려한 연구적 산업, 사회 문제 해결 기여 계획

•  바이오의료 및 신경 정보공학 분야 (김동섭, 이도헌, 이관수, 조광현, 최정균, 이영석, 강형률 교수)

- IT와 BT의 융합을 통해 생명 시스템으로부터 유래되는 데이터 (DNA, RNA, protein 등 분자 및 세포, 개체 수준에서의 정보를 모두 포함)를 다양한 전략 및 기법을 통해 분석하고 시뮬레이션 함으로써 개인별 맞춤의학, 신약개발, 뇌 질환 진단 및 치료 등에 필수적인 생물학적, 의학적 지식을 발굴한다.

- 단백질 등 생체물질과 관련한 모든 현상을 전산학적 방법으로 연구하여, 물리/화학적인 이해를 바탕으로, 신약개발에 응용할 수 있는 현상에 대한 수학/전산학적 예측 가능 생명 모델을 개발한다.

- 생체분자의 구조와 기능을 예측 및 분석함으로써 치료제 및 고기능 생체물질 개발을 위한 설계를 진행하고, 단백질-단백질, 단백질-리간드 상호작용 네트워크 분석 등의 분자동역학 시뮬레이션 연구를 통해 신약개발연구에 기여한다.

- 바이오 시스템의 역공학(reverse engineering)적인 접근을 위해 유전체 전사체, 단백체 및 다사체 정보 등을 연계하여 정보를 분석하고, 그에 기반한 바이오마커 및 산업 미생물공학적 기술을 발굴한다.

- 생명물질에 대한 정보분석을 위한 데이터 클러스터링, 분류, 연관분석, 회로추론, 구조분석, 동역학 분석 기능을 갖춘 통합 소프트웨어 플랫폼을 개발함으로써 암 치료를 위한 바이오마커 발굴, 고부가치 대사물질 합성을 위한 균공학에 기여한다.

- 분자 수준에서부터 시스템 수준에 이르는 생물정보를 분석하고, 실험검증을 통해 세포 내 기능 조절 네트워크의 특징을 밝혀냄으로써, 세포기능을 조절할 수 있는 네트워크 모듈 및 단백질을 고안한다.

- 세포의 신호전달경로, 조절네트워크, 동역학적인 분석에 대한 시스템생물학 연구를 통해 세포의 다양한 조절메커니즘을 시스템차원에서 이해함으로써 궁극적으로 세포의 증식, 사멸, 그리고 분화의 조절스위치를 제어한다.

- 신경계의 컴퓨터 모델을 구축함으로써 작동 원리를 이해하고, 이를 뇌 질환 진단 및 치료에 응용한다.

- 개인유전체, 비교유전체, 전사체, 후성유전체 등에서 나오는 여러 차원의 데이터를 토대로 생명 진화 등 기초 학문에서부터 의약개발 등에 이르기까지 여러 분야에 공헌할 수 있는 새로운 생물학적 지식 탐색을 수행한다.

• 바이오/뇌 이미징 기술 개발 (예종철, 정기훈, 남윤기, 박성홍, 정용, 정아인, 박영균, 장무석 교수)

- 기존의 영상 기법들의 한계를 극복하여 여태 보지 못했던 세포 및 장기들의 구조와 기능을 정량화 하고, 궁극적으로 질병을 이해하여 가장 효과적인 치료 방법 및 시스템을 개발한다.

- 새로운 바이오의료 영상 기술 및 기기를 개발하여 생물학, 뇌과학, 임상연구에 적용함으로써 향후 바이오 의료 분야의 발전을 도모한다.

- 현재 영상 기법으로 얻기 불가능한 수많은 의학적, 생물학적 문제에서 최신의 신호처리 기법과 수학적인 방법론을 이용하여 공간 및 시간에서의 초고해상도 영상을 얻는 연구를 수행한다.

- 자기공명영상 (MRI), 근적외선 뇌촬영기 (NIRS), x-ray 단층 촬영(CT), 양전자촬영기 (PET) 및 테라헤르쯔 영상기법, 광학영상, 전자현미경 영상 기법 등에 필요한 고성능 3차원 복원 알고리듬 및 새로운 개념의 영상 장비 등을 직접 개발하여 의료 영상 기술의 발전에 기여한다.

- 대뇌의 정보처리과정을 이해하고 정신질환의 발병기저를 탐구하기 위해 patch-clamp method, local field potential recording, EEG, SPECT, fMRI 등 다양한 뇌 활동 영상장비를 이용, 하나의 신경세포에서부터 대뇌 전체의 신경망에 이르기까지 신경활동을 측정한다.

- 뇌에서 발생한 물리학적 데이터의 분석과 컴퓨터 모델링을 통해, 대뇌 정보처리과정에 대한 근본원리를 이해하고 이를 바탕으로 약물중독, 정신분열증, 수면 장애, 알츠하이머 치매 등에 대한 발병 원인규명 및 질병 치료 연구를 수행한다.

- NEMS/MEMS 기술을 응용한 국미세 바이오포토닉 소자 및 초소형 바이오 포토닉 진단, 이미징 및 치료시스템을 개발하고, 이를 바이오포토닉센서, 바이오이미징 및 바이오포토닉 치료에 응용한다.

- 뇌의 고위 인지 기능의 작용기전, 행동에 대한 분석과 이들 기능의 손상 기전 분석에 따른 뇌 작동 기전의 이해를 위한 연구 및 고위 뇌 기능 손상시 이의 치료 및 조절에 대한 연구를 수행하여, 뇌손상 환자들에 대한 임상연구에 활용한다.

• 의료용 진단 및 치료기기 분야 (박제균, 박지호, 김필남, 최명철, 김철, 박성준, 박영균, 신우정, 이혜선 교수)

- 바이오 및 나노 기술의 융합을 통해 진단 및 치료 관련 기술을 개발하고, 개인 맞춤형 통합적 스마트 헬스 시스템을 구축한다.

- 바이오진단센서 (단백질 칩, DNA 칩, 세포 칩, 장기 칩 등)을 개발하고 이를 통해 개개인의 질병/질환의 특성을 분석하고 예측하여 조직재생기술 및 장애개선기술을 통해 치료단계에서 요구되는 공학적 툴을 개발한다.

- 또한 치료이후에도 실시간으로 개개인의 건강상태를 모니터링 할 수 있도록 신체 내외부의 스마트 마이크로 시스템 (생체신호 모니터링 센서, 약물전달시스템, 임플란트 등) 관련기술을 개발한다.

- 나노기술과 마이크로시스템 기술을 적용시켜 생물학, 화학, 의학 분야에 활용될 수 있는 새로운 미세유체소자를 개발하고, 생물학적 시료전처리, 분리분석 및 초고감도 검출을 위한 나노바이오센서, 미세유체소자 및 랩온어칩 개발을 통해 해당 분야에 기여한다.

- 복잡한 질병의 조기 발견과 효과적인 치료를 위해서 실제 생물학적 체계들을 활용하여 임상에서 적용할 수 있는 다양한 크기의 생체적합적인 재료들을 개발한다.

- 생체내에서 안전한 나노재료들을 개발하고, 그 재료들과 생체내 마이크로환경들과의 상호관계를 이해하여 이러한 나노기술들을 악성 종양의 조기 발견, 효과적인 예방과 치료를 위해서 활용한다.

- 자연의 형태형성과정을 응용하여 복잡한 형태를 자발적으로 만드는 시스템의 구현과 인공설계를 탐구하는 생체모방공학은 학문을 이용하여 생물의 발생 및 기능에 대한 과정을 이해하는 중요한 정보들을 얻는다.

- 자연의 형태형성 방법에 대한 본질적인 이해를 통해 생명체의 형태 형성의 메커니즘을 이해하고, 이를 바탕으로 인공장기 또는 특정질환/질병 모델을 재현 할 수 있는 3차원 바이오플랫폼을 제작하여 기존의 조직공학에 대한 새로운 방향을 제시한다.

- 신경계의 메커니즘 파악 및 신경/정신질환의 진단 및 치료에 필수적인 뇌공학 장비들을 개발함으로써 해당 분야에 기여한다.

- 신경계 혹은 몸 속에 삽입되었을 때의 면역반응을 최소화하기 위한 생체적합성 물질을 이용하여 의료용 진단 및 치료기기를 개발하고, 해당 기술을 통해 환자의 질병을 장기간 직접/간접적으로 치료할 수 있는 매커니즘을 개발하여 의료 분야에 기여한다.

3. 연구의 국제화 현황

3.1 참여교수의 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 지난 5년간 이러한 국제학술대회에 초청되어 26건의 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 21건의 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. 

■ 최근 5년간 참여교수의 대표적 국제학회/학술대회 강연 실적

1. 박성준 / Adaptive and Multifunctional Hydrogel Hybrid Probes for Long-Term Sensing and Modulation of Neural Activity / Conference on Biomedical Engineering Society (BMES 2019)

2. 박제균 / Microfluidic analytical devices for cancer cells, spheroids, and tissue arrays / 11th International Symposium on Microchemistry and Microsystems (ISMM 2019)

3. 조광현 / Systems biology - Discovering drug targets and realizing precision medicine by complex network control / SJTU-KAIST Joint Symposium of Biomedical Engineering

4. 박성준 / Next-generation Neural Interfaces: from Optoelectronic Fibers to Multimodal Nanomaterials / International Symposium on Precision Engineering and Sustainable Manufacturing (PRISM 2020)

5. 박성준 / Next-generation Neural Interfaces: from Optoelectronic Fibers to Multimodal Nanomaterials / US-Korea Conference (UKC 2020)

6. 강형률 / Spatial uncertainty provides a unifying account of navigation behavior and grid field deformations / Bernstein Conference, 2021.09

7. 강형률 / Serial time-multiplexed incorporation of evidence to make two decisions about one object / Computational and Systems Neuroscience (Cosyne), 2021.02

8. 김철 / Energy-Efficient Integrated Biomedical Circuits and Systems for Neural Interfaces and Wearable devices / International Conference on Electronics, Information, and Communication (ICEIC) 2021, 제주신화월드, 2021.02

9. 김필남 / The Mode and Dynamics of Glioblastoma Cell Invasion Into a Decellularized Matrix-Based 3D Model / EMT conference (해외), 2021.11

10. 남윤기 / In Vitro Neuronal Nework-on-a-Chip Technology: From Millimeter to Centimeter-scale networks / 2021 MRS(Materials Research Society) Fall meeting

11. 박성준 / Next-generation Neural InterfacesNanomaterials / US-Korea Conference (UKC 2021)

12. 박영균 / Single-cell brain mapping: Current status and Applications / 44th annual meeting of the Japan Neuroscience Society / the 1st CJK International Meeting, webinar, 2021.07

13. 박지호 / Nanomedicine for the Treatment of Atherosclerosis / Pulse of Asia 2021, 2021.07

14. 신우정 / Microphysiological human intestine models to decipher host-microbiome crosstalk / International Biomedical Engineering Conference/International Conference on Biomedical and Health Informatics, 온라인, 2021.11

15. 이혜선 / Engineering clinically-approved gated CAR circuits / FIMSA2021:Federation of Immunological Societies of Asia-Ocenia

16. 장무석 / ‘Solving’ and ‘using’ optical complexity with digital holography / The 11th Japan-Korea Workshop on Digital Holography & Information Photonics (DHIP 2021), 온라인, 2021.12

17.  정기훈 / Biologically Inspired Ultrathin Array Cameras / ICSJ 2021, 2021.11

18. 김필남 / Disruption of Cell Adhesion by Alteration of Fibronectin in Glycated Extracellular Matrices / KHUPO (한국단백체학회, 국제학회), 2022.07

19. 박성홍 / Anatomy and Physiology of Meningeal Lymphatics / Workshop on Neuofluids 2022, International Society for Magnetic Resonance in Medicine, 2022.09

20. 박제균 / Point-of-care finger-actuated microfluidic devices / 17th IEEE International Conference on Nano/Micro Engineered & Molecular Systems, Online (April 14-17, 2022), 2022.04

21. 정용 / The role of the cerebral capillary glycocalyx in capillary stalling in a subcortical vascular dementia model. / The 30th International Symposium on Cerebral Blood Flow, Metabolism and Function, Glasgow, UK, 2022.05

22. 최명철 / Molecular switches triggering topological transitions of protein nanotubes / AsCA2022: Crystallography beyond Diffraction: Small Angle Scattering, 2022.10

23. 남윤기 / Modulation of neural activity using thermoplasmonic gold nanoparticles / 45th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC 2023)

24.  신우정 / Microphysiological human intestine models to decipher host-microbiome crosstalk / The 11thAnnual Meeting of the Asian Organization for Crohn’s and Colitis/The 6thInternational Meeting on Intestinal Diseases and Annual Congress of the Korean Association for the Study of Intestinal Diseases, 2023.04

25. 정기훈 / Biologically Inspired Ultrathin Microlens Array Cameras and Their Biomedical Applications / Optica Advanced Photonics Congress 2023

26. 정아인 / How do inhibitory interneuron circuit function changes lead enhanced cognitive function? / KSBMB International Conference 2023 (한국생화학분자생물학회, 국제학회 2023)

■ 최근 5년간 국제학회/학술대회 대학원생 수상 실적

1. 정기훈 / 강병훈(석사) / μTAS 2018 Conference/대만 가오슝, 2018.11.11.-16 / 우수 포스터 발표상 & Student Travel Grant

2. 박성홍 / 이현수(박사) / International Society for Magnetic Resonance in Medicine 2019/캐나다, 2019.05.11-16 / Power pitch 3등상

3. 박제균 / 조경민(박사) / μTAS 2019 Conference/스위스, 2019.10.27-31 / Student Travel Grant수상

4. 최명철 / 이준철(박사) / 3rd Asia-Oceania Conference on Neutron Scattering/대만, 2019.11.16.-21 / Best Poster Award-First Place Award

5. 최명철 / 이수호 / Soft Matter Summer School / Best Poster Award

6. 최명철 / 이재희 / Soft Matter Summer School / Best Poster Award

7. 박성홍 / 안현서(박사) / ISMRM 2021, 2021.5.15.-20 / Summa Cum Laude

8. 박성홍 / Huan Minh Luu(박사) / ISMRM 2021, 2021.5.15.-20 / Magna Cum Laude

9. 박성홍 / Huan Minh Luu(박사) / Brain Tumor Segmentation Challenge 2021 (BRATS 2021), 2021.07-2021.11.29 / 2200개 참가팀 중 1위

10. 정기훈 / 강병훈(박사) / MicroTAS 2021, 2021.10.10.-14 / Elsevier Sensors Award

11. 정기훈 / 안명수(박사) / SPIE ABC 2021, 2021.11.04.-06 / Young Investigator's Award

12. 김필남 / 용인성 (박사) / TERMIS-AP 2022, 2022.10.05-08 / The best general poster

13. 김필남 / Seung Won Oh (박사) / TERMIS-AP 2022, 2022.10.05-08 / The best SYIS poster presentation

14. 장무석 / 이찬석(박사) / Nanokorea 2022, 2022.07.06.-08 / Finalist

15. 정기훈 / 강병훈(박사) / MicroTAS 2022, 2022.10.23.-27 / CHEMINAS Award

16. 정기훈 / 강병훈(박사) / NANO KOREA 2022, 2022.07.06.-08 / The Best Poster Award (Silver prize)

17. 정기훈 / 김기범(박사) / ABC 2022, 2022.11.10.-11 / 우수 포스터 발표상

18. 최명철 / 이재희 / Soft Matter Summer School / Best Poster Award

19. 박성준 / 전우진(박사과정) / Nano Korea 2023, 2023.07.05-07 / Best Poster Award

20. 장무석 / 이동구(박사과정) / Nano Korea 2023, 2023.07.05-07 / Nanophotonics student paper award

21. 정기훈 / 강병훈(박사과정) / IEEE NEMS, 2023.05.14-17 / Best Oral Presentation Award

■ 최근 5년간 참여교수의 국제학회/학술대회 좌장, 위원회 활동 실적

1. 박제균 / The Chemical and Biological Microsystems Society / Board of Director / 201601 - 202110

2. 박제균 / International Conference of Microfluidics, Nanofluidics and Lab-on-a-Chip / Program Committee / 201601 - 현재

3. 이도헌 / DTMBIO 2017 / Organizing Committee / 201603 - 201912

4. 박제균 / International Symposium on Microchemistry and Microsystems (ISMM) / Program Committee / 201701 - 현재

5. 정기훈 / The 19th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems / Program Committee / 201705 - 현재

6. 조광현 / 18th International Conference on Control, Automation, and Systems (ICCAS 2018) / Program Committee / 201710-201810

7. 박지호 / Open Material Sciences / Advisory Board / 201802 - 현재

8. 박성홍 / International Society for Magnetic Resonance in Medicine 2019 / Session Chair / 201905 - 201905

9. 정기훈 / 2019 International Conference on Optical MEMS and Nanophotonics (IEEE OMN 2019) / Organizing Committee / 201907 - 201908

10. 정용 / The 2019 International Conference of Korean Dementia Association (IC-KDA 2019) / Advisory Board / 201901 - 201912

11. 박성준 / World Biomaterials Congress 2020 (WBC 2020) / Chair / 202012 - 202012

12. 박제균 / MicroTAS 2020 Conference / Award Committee Chair / 202010 - 202010

13. 김철 / IEEE Custom Integrated Circuits Conference / Technical Program Committee / 202106 - 현재

14. 장무석 / ICAMD 2021, 12th International Conference on Advanced Materials and Devices / Program Co-Chair / 202104 - 202112

15. 최명철 / The 8th Soft Matter Summer School / Organizer / 202107 - 202107

16. 김철 / IEEE Custom Integrated Circuits Conference 2022 / Session Chair / 202204 - 202204

17. 김철 / 15thIEEE International Symposium on Embedded Multicore/Many-core Systems-on-Chip / Special Session Chair / 202212 - 202212

18. 박성홍 / International Society for Magnetic Resonance in Medicine / Session Chair / 202205 - 202205

19. 장무석 / NANO KOREA 2022. / Program Committee / 202212 - 202207

20. 정기훈 / The 20th Internatioal Nanotech Symposium / Program Committee & Chair / 202207 - 202207

21. 최명철 / The 9th Soft Matter Summer school on Active Soft Matter / Organizer / 202208 - 202208

22. 최정균 / 2nd International Congress of Asian Oncology Society / Session Organizer & Chair / 202206 - 202206

23. 박성준 / NANO KOREA 2023 / Program Committee / 202301 - 202306

24. 박성준 / Materials Research Society (MRS 2024) / Program Committee / 202304 - 현재

25. 박성준 / 7thIEEE Electron Devices Technology and Manufacturing Conference 2023 (IEEE EDTM 2023) / Session Chair / 202303 - 202303

26. 장무석 / ICAMD 2023, 13th International Conference on Advanced Materials and Devices / Program Co-Chiar / 202304 - 202312

27. 장무석 / NANO KOREA 2023 / Program Committee / 202312 - 202307

28. 최명철 / 20203 International Conference on Biologicla Physics (ICBP) / Session Organizer / 202308 - 202308

■ 최근 5년간 참여교수의 국제학술지 관련 활동 (편집위원 등)

1. 조광현 / Gene Regulation and Systems Biology / Honorary Editorial Board Member / 200601 - 현재

2. 조광현 / Systems and Synthetic Biology / Editorial Board Member / 200601 - 현재

3. 박제균 / BioChip Journal (Springer) / Editorial Board / 200701 - 현재

4. 조광현 / BMC Systems Biology / Associate Editor / 200701 - 201912

5. 조광현 / Bulletin of Mathematical Biology / Associate Editor / 200801 - 현재

6. 이관수 / Interanational Journal of Systems and Synthetic Biology / Editorial Board / 200903-현재

7. 이관수 / Omic Publishing group - Reproduction System & Sexual Disorder / Editorial Board / 201003 - 현재

8. 조광현 / IET Systems Biology / Editor-in-Chief / 201001 - 201912

9. 조광현 / Mathematical Biosciences / Associate Editor / 201001 - 202012

10. 조광현 / Frontiers in Systems Physiology / Editorial Board Member / 201001 - 202112

11. 이관수 / Journal of Computational Biology / Editorial Board / 201201 – 현재　

12. 정용 / Neuroscience and Biomedical Engineering / Associate Editor / 　201201 – 현재

13. 박제균 / Biotechnology Journal (WILEY) / Editorial Board / 201301 - 현재

14. 박지호 / Biomedical Engineering Letters / Associate Editor / 201307 - 현재

15. 이관수 / Journal of Integrated Omics / Associate Editor / 201301 - 현재

16. 조광현 / Journal of Coupled Systems and Multiscale Dynamics / Editorial Board Member / 201301 - 현재

17. 조광현 / Molecular and Cellular Therapies / Editorial Board Member / 201301 - 현재

18. 최정균 / Frontiers in Plant Science / Editor / 201301 - 현재

19. 정기훈 / Biochip Journal / Associate Editor / 201401 - 현재

20. 최정균 / Animal Cells and Systems / Editorial Board / 201401 - 현재

21. 정기훈 / Scientific Reports / Editorial Board / 201701 - 현재

22. 조광현 / Journal of Molecular Cell Biology (JMCB) / Editorial Board Member / 201701 - 202112

23. 남윤기 / IEEE Transactions on Biomedical Engineering / Associate Editor / 201801 - 201812

24. 박제균 / Sensors (MDPI) / Editorial Board / 201805 - 현재 

25. 박제균 / Micromachines (MDPI) / Editorial Board / 201810 - 현재 

26. 남윤기 / International Neurourology Journal / Editor / 201909 - 202108

27. 김철 / IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems / Associate Editor / 202001 - 현재

28. 김철 / Transactions on biomedical circuits and systems / Associate Editor / 202001 - 현재

29. 김철 / Transactions on biomedical circuits and systems / Guest Editor for special issue of ISCAS2020 / 202010 - 202106

30. 남윤기 / Experimental Neurobiology / Executive Editor / 202001 - 202312

31. 박제균 / View (WILEY) / Editorial Board / 202002 - 현재

32. 정용 / Experimental Neurobiology / Associate Editor / 202012 - 현재

33. 최정균 / Molecules and Cells / Editorial Board / 202003 - 202207

34. 박지호 / Chemical Engineering Journal / Associate Editor / 202110 - 현재

35. 신우정 / Frontiers in Medical Technology / Guest Editor / 202101 - 202211

36. 정용 / Journal of Clinical Neurology / Editorial Board / 202103 - 202602

37. 최정균 / Genes / Editorial Board / 202103 - 202207

38. 박성홍 / Magnetic Resonance in Medicine / Editorial Board Member / 202201 - 202312

39. 장무석 / Current Applied Physics / Editorial Board / 202205 - 202404

40. 장무석 / Frontiers in Physics / Editorial Board Member / 202308 - 현재

■ 최근 5년간 참여교수의 국제저술 활동

2019 / 김철 / Academic Press / High-Density Integrated Electrocortical Neural Interfaces  / 9780128151150

② 국제 공동연구 실적

<표 3-6> 최근 5년간 국제 공동연구 실적

1. 김동섭 / Ren, Bing / USA / Ludwig Institute for Cancer Research / A compendium of promoter-centered long-range chromatin interactions in the human genome, NATURE GENETICS, 51(10), 2019 / 10.1038/s41588-019-0494-8

2. 김철 / Sohmyung Ha ; Patrick Mercier ; Gert Cauwenberghs / UAE / New York University Abu Dhabi ; USA/UC San Diego / A 3 mm × 3 mm Fully Integrated Wireless Power Receiver and Neural Interface System-on-Chip, IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems, 13(6) (2019) 1736-1746 / 10.1109/TBCAS.2019.2943506

3. 김철 / Sohmyung Ha / UAE / New York University / A Wireless Power and Data Transfer IC for Neural Prostheses Using a Single Inductive Link With Frequency-Splitting Characteristic, IEEE TRANSACTIONS ON BIOMEDICAL CIRCUITS AND SYSTEMS, 15(6), 1306-1319, 2021 / 10.1109/TBCAS.2021.3135843

4. 김필남 / Junghwa Cha / USA / University of California / Cancer Cell-Sticky Hydrogels to Target the Cell Membrane of Invading Glioblastomas, ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES, 13(27), 31371-31378, 2021 / 10.1021/acsami.1c00388

5. 김필남 / Junghwa Cha; Woogwang Sim / USA / University of California / Assessing Spatial Distribution of Multicellular Self-Assembly Enables the Prediction of Phenotypic Heterogeneity in Glioblastoma, CANCERS, 14(23) 5910-, 2022 / 10.3390/cancers14235910

6. 남윤기 / Sergio Martinoia / 이탈리아 / University of Genoa / Thermoplasmonic Scaffold Design for the Modulation of Neural Activity in Three-Dimensional Neuronal Cultures, BIOCHIP JOURNAL, 16(4), 451-462, 2022 / 10.1007/s13206-022-00082-z

7. 남윤기 / Ruedi Stoop / 스위스 / University of Zürich / Fingerprints of a second order critical line in developing neural networks, Communications Physics. 2020 Jan;3:13.  / 10.1038/s42005-019-0276-8

8. 박성준 / Dena Shahirari, Polina Anikeeva / USA / MIT / Functional Skeletal Muscle Regeneration with Thermally Drawn Porous Fibers and Reprogrammed Muscle Progenitors for Volumetric Muscle Injury, Advanced Materials, 33(14), 2007946, 2021 / 10.1002/adma.202007946

9. 박성준 / Ruike Zhao, Eyob Woldeghebriel, Andres Canaels, Yoel Fink, Glorai Choi, Xuanhe Zhao, Polina Anikeeva / USA / MIT / Adaptive and multifunctional hydrogel hybrid probes for long-term sensing and modulation of neural activity, NATURE COMMUNICATIONS, 12(1), 3435, 2021 / 10.1038/s41467-021-23802-9

10. 박영균 / Dheeraj S. Roy / USA / Massachusetts Institute of Technology / Brain-wide mapping reveals that engrams for a single memory are distributed across multiple brain regions, NATURE COMMUNICATIONS, 13(1), 2022 / 10.1038/s41467-022-29384-4

11. 박지호 / Michael J. Sailor / USA / University of California San Diego / Porous Silicon-Based Nanomedicine for Simultaneous Management of Joint Inflammation and Bone Erosion in Rheumatoid Arthritis, ACS NANO, 16(10), 16118-16132, 2022 / 10.1021/acsnano.2c04491

12. 박지호 / DONG-HYUN KIM / USA / Northwestern University / Coimmunomodulation of tumor and tumor-draining lymph nodes during in situ vaccination promotes antitumor immunity, JCI INSIGHT, 7(12), 2022 / 10.1172/jci.insight.146608

13. 손성민 / Daniel Flethcer ; Sho Takatori / USA / UC Berkeley / USA / UC Santa Barbara / Engineered molecular sensors for quantifying cell surface crowding, PNAS, 120(21), e2219778120, 2023.05 / 10.1073/pnas.2219778120

14. 이도헌 / Woochang Hwang / UK / The Milner Institute, University of Cambridge / An interactive retrieval system for clinical trial studies with context-dependent protocol elements, PLOS ONE, 15(9) 2020, - / 10.1371/journal.pone.0238290

15. 이도헌 / Woochang Hwang; Namshik Han / UK / The Milner Institute; University of Cambridge / Computational Discovery of Cancer Immunotherapy Targets by Intercellular CRISPR Screens, FRONTIERS IN IMMUNOLOGY, 13() 2022, - / 10.3389/fimmu.2022.884561

16. 이영석 / Eugene Valkov / USA / National Cancer Institute / Deadenylation kinetics at single-nucleotide resolution, Nature Structural & Molecular Biology, In press / 저널 에디터 이메일 첨부

17. 장무석 / Atsushi Shibukawa, Yuki Sudo / Japan / 홋카이도 대학 / Optical modulation device and Optical focus device/일본 등록 특허(2023년): 국제 공동연구를 통해 차원 빔 스캐너와 2차원 공간 광 변조기를 결합하여 10 MHz 급의 초고속 광 초점 제어 기술을 발명에 기여함. / JP7244888B1

18. 정기훈 / Elke K. Buschbeck / USA / University of Cincinnati / Xenos Peckii vision inspires an ultrathin digital camera, Light Science & Applications, 7 (2018) 80 / 10.1038/s41377-018-0081-2

19. 정용 / Marvin Chun / USA / Yale Univ. / Predicting multilingual effects on executive function and individual connectomes in children: an ABCD study, PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA, 118(49), 2021 / 10.1073/pnas.2110811118

20. 정용 / Ahsan Khandoker; Herbert F Jelinek, Leontios Hadjileontiadis / UAE / Khalifa University / Beyond Pathogen Filtration: Possibility of Smart Mask as Wearable Device for Personal and Group Health and Safety Management, JMIR MHEALTH AND UHEALTH, 10(6), 2022 / 10.2196/38614

21. 조광현 / Steven Gross / USA / University of Califonia Irvine / Combined Positive and Negative Feedback Allows Modulation of Neuronal Oscillation Frequency during Sensory Processing. Cell reports. 25(6) (2018) 1548-1560 / 10.1016/j.celrep.2018.10.029

22. 최명철 / C. Safinya / USA / UCSB / Tubulin Double Helix: Lateral and Longitudinal Curvature Changes of Tubulin Protofilament, Small, 16(37), 2001240-, 2020 / 10.1002/smll.202001240

23. 최명철 / S. Lee / UAE / Khalifa Univ / Aggregation and Cellular Toxicity of Pathogenic or Non-pathogenic Proteins, SCIENTIFIC REPORTS, 10(1), 2020 / 10.1038/s41598-020-62062-3

24. 최정균 / Jonghun Kim / USA / Yale School of Medicine / Non-coding de novo mutations in chromatin interactions are implicated in autism spectrum disorder, MOLECULAR PSYCHIATRY, 27(11), 4680-4694, 2022 / 10.1038/s41380-022-01697-2

➂ 외국 대학 및 연구기관과의 연구자 교류 실적 및 계획

•  본 교육연구단은 지난 5년 동안 해외 바이오공학 분야 선도 대학 및 연구기관과의 활발한 연구 교류를 통하여 해외 연구자들이 학과를 방문하고, 다양한 주제의 공동 심포지움 / 워크숍을 개최하였다. 주요 참가국은 미국과 유럽 (스위스, 영국, 이탈리아), 아시아 (중국, 베트남, 태국) 등이었다. 코로나 기간 동안에는 온라인 웨비나/심포지움 형식으로 교류가 지속 되었다.

• 앞으로 이러한 해외 우수 대학 및 연구기관과의 국제공동연구를 원활히 하기 위하여 우선 현재 MOU를 체결하고 있는 해외 우수 대학 및 연구기관에 대해서 국제공동연구 파트너쉽을 구축하여 본 교육연구단 대학원생들의 국제적 연구 교류를 점진적이면서 지속적으로 확대해 나갈 예정이다.

• 특히, 현재 바이오공학 연구 및 산업을 선도하고 있는 미국 동부(보스턴 지역)과 서부(샌디에고)의 학교, 연구소, 및 회사를 방문하여 관련 연구진들과 본 교육연구단의 참여교수진과의 국제공동 워크샵을 정기적으로 개최함으로써 최신 선도 바이오공학 기술에 대한 지식을 습득하고 관련 연구자들과 공동연구 환경을 조성할 수 있는 기회를 제공할 계획이다.

• 또한 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 단계별로 확대해 나가고자 한다. 

■ 최근 5년간 외국 대학 및 연구기관과의 연구자 교류 현황

1. Symposium on Frontiers in Bio-IT Healthcare (2018.09.07)

2. Half-day workshop on brain-inspired AI: Neural Basis of Intelligence(2018.10.24)

3. Asia-Pacific Workshop on Biointerface Electronics(2018.11.14)

4. Magnetic Resonance Imaging in a Fast-Changing World(2019.03.27)

5. Joint KAIST-CIMeC Symposium on Cognitive and Computational Neuroscience(2019.04.14-16)

6. Bio-IT Inspiring Talk Series(2019.03.25)

7. Inspiring Talk Series, “Google DeepMind's Neuroscience-inspired AI”(2019.05.01.-16)

8. Special Workshop: Brain in the age of AI(2019.05.01)

9. International Symposium on Mechanobiology and Mechanomedicine, ISMAM 2019(2019.06.25)

10. Wokshop on Brain-inspired AI with Human-like Intelligence(2019.06.24)

11. IT·Brain Workshop-Brain Science for IT application(2019.10.26)

12. Harvard-KAIST Joint Workshop on Neuroscience-inspired AI(2019.10.30)

13. ETHZ-KAIST Joint Symposium on Translational Biomedical Engineering Toward Personalized Medicine(2019.11.01)

14. Bio-IT Healthcare Initiative Distinguished Lecture "Brain and Electronic Dance Music"(2019.11.11.-12)

15. Computational and Systems Neuroscience Seminar Series #2- Brain Networks for Dynamic Functions(2019.11.13)

16. Women in Bioengineering and Brain Engineering Symposium(2019.11.29)

17. Symposium "Precision Electromedicince"(2019.12.20)

18. Bio-IT Flagship Symposium "The Future of Medical Diagnosis and Treatments"(2019.12.23)

19. Bio-IT Flagship Symposium "The Neural Basis of Cognition"(2019.12.26)

20. KAIST BBE Summer Symposium on Biomedical Engineering Beyond Human “Moving Beyond, Seeing Beyond, Thinking Beyond”(2020.07.31., 0806, 0814)

21. Recent Approach in Muscle and Neural Engineering(2020.09.11)

22. Intelligent Biomedical Imaging(2020.11.13)

23. Biomaterials for Engineering Mechanobiology(2020.12.04)

24. Harvard University-MIT-KAIST symposium on Brain and Cognitive Engineering(2020.12.11)

25. 2021년 5월 바이오및뇌공학과 심포지움 (바이오의료공학의 디지털 미래) (2021.05.07., 2021.05.14., 2021.05.21., 2021.05.28.)

26. KAIST BBE-HUST workshop(2021.08.27)

27. The 2nd KAIST BBE-SJTU BME Symposium(2021.10.22)

28. The 2021 KAIST-Boston Symposium on Digital Therapeutics(2021.12.10)

29. KAIST-Mahidol University Joint Workshop on Biomedical Engineering(2022.09.16)

30. The 3rd KAIST-SJTU Online Joint Symposium of BIOMEDICAL ENGINEERING(2022.12.09)

31. 2022 Harvard University-KAIST Joint Workshop: Space Health(2022.12.12-13)