암연구소 소개
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암연구소 소개
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연구실 소개
연구실 소개
분자영상 및 테라노스틱스 연구실
TMT lab(translational molecular imaging and theranostics laboratory)
서울대학교 분자영상 및 테라노스틱스 연구실은 치료와 진단이 동시에 가능한 theranostics 연구와 radiomics 와 genomics를 결합한 radiogenomics 연구를 통해 환자 맞춤형 정밀 의학 현실화를 목표로 하고 있습니다. 본 연구실은 더욱 진보된 theranostics을 위해 핵의학 및 형광 영상이 가능하며 뛰어난 치료 효과를 가지는 theranostic 나노플랫폼을 개발하고 있습니다. 이러한 나노 플랫폼들은 특히 종양 치료 중심으로 개발되고 있으며 여러 질환 치료 실험도 진행 중입니다. 또한 PET/CT, PET/MR, SPECT, 그리고 Optical Imaging 등을 통해 얻은 radiomics와 genomics 사이의 상관관계를 연구하고 있습니다. 이를 통해 새로운 biomarker를 발굴함으로써 정확한 진단과 예후 예측에 기여할 수 있습니다.
참여 연구원
연구내용
1) Theranostic probe 개발
다양한 theranostic probes 중 저희 연구실은 대표적으로 비장을 표적하여 면역을 조절할 수 있는 황화수소 담지 리포좀을 개발하였습니다. 또한 심부 photodynamic therpy (PDT)가 가능한 리포좀을 개발하고 있습니다. PDT란, 특정 파장의 빛으로 probe를 자극하여 ROS (reactive oxygen species)를 발생시킴으로써 종양 등의 표적 부위를 파괴하는 광치료 기법입니다. 기존 PDT 연구는 visible light를 photosensitizer에 쬐었을 때 발생하는 ROS를 이용하였지만 조직 투과도가 짧은 단점이 있습니다. 이를 극복하기 위해 저희 연구실에서 개발된 리포좀 나노플랫폼은 방사성 동위원소에서 나온 radioluminescence을 이용하는 Eu-DTPA 그리고 ROS를 생성하는 photosensitizer를 담지하고 있습니다. 결과적으로 diagnostic ability 획득 및 깊은 조직 내부에서 뛰어난 종양 치료 능력을 확인했습니다. 또한 photothermal therapy가 가능한 gold loaded liposome 그리고 여러 질환을 위한 theranostic probes를 개발하고 있습니다.
2) 공간전사체 및 Radiogenomics 기반 바이오마커 연구
본 연구실에서는 공간전사체 및 radiogenomics 데이터를 이용한 다양한 바이오마커 연구를 진행하고 있습니다. 특히 공간전사체를 활용하여 나노입자의 암 조직 내 분포를 설명하는 유전자들을 발굴하였습니다. 또한 PET imaging를 포함한 radiomics 와 genomics 상관 관계에 있어서 lung carcinoma의 새로운 subtype을 발견하여 학계에 보고했으며 dopamine transporter 영상 정보를 이용하여 뇌심부자극술 및 줄기세포 치료가 파킨슨병 예후 개선에 직접적으로 기여하는지 정량 평가하였습니다. 또한, COVID-19 환자의 severity를 분류하는 single cell RNA sequencing 분석을 시도했으며 현재에도 다양한 연구가 진행되고 있습니다.
다양한 theranostic probes 중 저희 연구실은 대표적으로 비장을 표적하여 면역을 조절할 수 있는 황화수소 담지 리포좀을 개발하였습니다. 또한 심부 photodynamic therpy (PDT)가 가능한 리포좀을 개발하고 있습니다. PDT란, 특정 파장의 빛으로 probe를 자극하여 ROS (reactive oxygen species)를 발생시킴으로써 종양 등의 표적 부위를 파괴하는 광치료 기법입니다. 기존 PDT 연구는 visible light를 photosensitizer에 쬐었을 때 발생하는 ROS를 이용하였지만 조직 투과도가 짧은 단점이 있습니다. 이를 극복하기 위해 저희 연구실에서 개발된 리포좀 나노플랫폼은 방사성 동위원소에서 나온 radioluminescence을 이용하는 Eu-DTPA 그리고 ROS를 생성하는 photosensitizer를 담지하고 있습니다. 결과적으로 diagnostic ability 획득 및 깊은 조직 내부에서 뛰어난 종양 치료 능력을 확인했습니다. 또한 photothermal therapy가 가능한 gold loaded liposome 그리고 여러 질환을 위한 theranostic probes를 개발하고 있습니다.
2) 공간전사체 및 Radiogenomics 기반 바이오마커 연구
본 연구실에서는 공간전사체 및 radiogenomics 데이터를 이용한 다양한 바이오마커 연구를 진행하고 있습니다. 특히 공간전사체를 활용하여 나노입자의 암 조직 내 분포를 설명하는 유전자들을 발굴하였습니다. 또한 PET imaging를 포함한 radiomics 와 genomics 상관 관계에 있어서 lung carcinoma의 새로운 subtype을 발견하여 학계에 보고했으며 dopamine transporter 영상 정보를 이용하여 뇌심부자극술 및 줄기세포 치료가 파킨슨병 예후 개선에 직접적으로 기여하는지 정량 평가하였습니다. 또한, COVID-19 환자의 severity를 분류하는 single cell RNA sequencing 분석을 시도했으며 현재에도 다양한 연구가 진행되고 있습니다.
연구목표
우리 연구실의 목표는 Theranostics 및 Radiogenomics를 기반으로 더 깊고 다양한 연구를 수행하는 것입니다. 우리는 나노약제 뿐 아니라 저분자 및 저분자와 나노입자의 조합을 기반으로 하는 테라노스틱 제제 개발을 하고 있습니다. 또한 mRNA 전달을 위한 지질 나노 입자, 엑소좀 및 초소형 나노입자 기반의 테라노스틱 제제 개발도 진행하고 있습니다. 한편 개발 중인 다양한 후보 약제들을 최적화 하고 개선할 수 있는 체내 영상 및 공간전사체학 기반 융합 플랫폼 개발에도 힘쓰고 있습니다.
연구성과
Oh C, Lee W, Park J, Choi J, Lee S, Li S, Jung HN, Lee JS, Hwang JE, Park J, Kim M, Baek S, Im HJ. Development of Spleen Targeting H2S Donor Loaded Liposome for the Effective Systemic Immunomodulation and Treatment of Inflammatory Bowel Disease. ACS Nano. 2023 Mar 14;17(5):4327-4345.
Jung HN, Lee SY, Lee S, Youn H, Im HJ. Lipid nanoparticles for delivery of RNA therapeutics: Current status and the role of in vivo imaging. Theranostics. 2022 Oct 24;12(17):7509-7531.
Park J, Choi J, Lee JE, Choi H, Im HJ. Spatial Transcriptomics-Based Identification of Molecular Markers for Nanomedicine Distribution in Tumor Tissue. Small Methods. 2022 Nov;6(11):e2201091.
Jung HN, Lee SY, Lee S, Youn H, Im HJ. Lipid nanoparticles for delivery of RNA therapeutics: Current status and the role of in vivo imaging. Theranostics. 2022 Oct 24;12(17):7509-7531.
Park J, Choi J, Lee JE, Choi H, Im HJ. Spatial Transcriptomics-Based Identification of Molecular Markers for Nanomedicine Distribution in Tumor Tissue. Small Methods. 2022 Nov;6(11):e2201091.
Lee D, Baek S, Kim YY, Bang Y, Jung HN, Im HJ, Song YK. Self-Assembled DNA-Protein Hybrid Nanospheres: Biocompatible Nano-Drug-Carriers for Targeted Cancer Therapy. ACS Appl Mater Interfaces. 2022 Aug 24;14(33):37493-37503.
Jeon M, Kim G, Lee W, Baek S, Jung HN, Im HJ. Development of theranostic dual-layered Au-liposome for effective tumor targeting and photothermal therapy. J Nanobiotechnology. 2021 Sep 4;19(1):262.
Suh M, Im HJ, Ryoo HG, Kang KW, Jeong JM, Prakash S, Ballal S, Yadav MP, Bal C, Jeong CW, Kwak C, Cheon GJ. Head-to-Head Comparison of 68Ga-NOTA (68Ga-NGUL) and 68Ga-PSMA-11 in Patients with Metastatic Prostate Cancer: A Prospective Study. J Nucl Med. 2021 Oct;62(10):1457-1460.
Lee W, Jeon M, Choi J, Oh C, Kim G, Jung S, Kim C, Ye SJ, Im HJ. Europium-Diethylenetriaminepentaacetic Acid Loaded Radioluminescence Liposome Nanoplatform for Effective Radioisotope-Mediated Photodynamic Therapy. ACS Nano. 2020 Oct 27;14(10):13004-13015.
Park JY, Song MG, Kim WH, Kim KW, Lodhi NA, Choi JY, Kim YJ, Kim JY, Chung H, Oh C, Lee YS, Kang KW, Im HJ, Seok SH, Lee DS, Kim EE, Jeong JM. Versatile and Finely Tuned Albumin Nanoplatform based on Click Chemistry. Theranostics. 2019 May 18;9(12):3398-3409.
Jiang D, Ge Z, Im HJ, England CG, Ni D, Hou J, Zhang L, Kutyreff CJ, Yan Y, Liu Y, Cho SY, Engle JW, Shi J, Huang P, Fan C, Yan H, Cai W. DNA origami nanostructures can exhibit preferential renal uptake and alleviate acute kidney injury. Nat Biomed Eng. 2018 Nov;2(11):865-877.
Im HJ, Zhang Y, Wu H, Wu J, Daw NC, Navid F, Shulkin BL, Cho SY. Prognostic Value of Metabolic and Volumetric Parameters of FDG PET in Pediatric Osteosarcoma: A Hypothesis-generating Study. Radiology. 2018 Apr;287(1):303-312.
Cho SY, Lipson EJ, Im HJ, Rowe SP, Gonzalez EM, Blackford A, Chirindel A, Pardoll DM, Topalian SL, Wahl RL. Prediction of Response to Immune Checkpoint Inhibitor Therapy Using Early-Time-Point 18F-FDG PET/CT Imaging in Patients with Advanced Melanoma. J Nucl Med. 2017 Sep;58(9):1421-1428.
Jeon M, Kim G, Lee W, Baek S, Jung HN, Im HJ. Development of theranostic dual-layered Au-liposome for effective tumor targeting and photothermal therapy. J Nanobiotechnology. 2021 Sep 4;19(1):262.
Suh M, Im HJ, Ryoo HG, Kang KW, Jeong JM, Prakash S, Ballal S, Yadav MP, Bal C, Jeong CW, Kwak C, Cheon GJ. Head-to-Head Comparison of 68Ga-NOTA (68Ga-NGUL) and 68Ga-PSMA-11 in Patients with Metastatic Prostate Cancer: A Prospective Study. J Nucl Med. 2021 Oct;62(10):1457-1460.
Lee W, Jeon M, Choi J, Oh C, Kim G, Jung S, Kim C, Ye SJ, Im HJ. Europium-Diethylenetriaminepentaacetic Acid Loaded Radioluminescence Liposome Nanoplatform for Effective Radioisotope-Mediated Photodynamic Therapy. ACS Nano. 2020 Oct 27;14(10):13004-13015.
Park JY, Song MG, Kim WH, Kim KW, Lodhi NA, Choi JY, Kim YJ, Kim JY, Chung H, Oh C, Lee YS, Kang KW, Im HJ, Seok SH, Lee DS, Kim EE, Jeong JM. Versatile and Finely Tuned Albumin Nanoplatform based on Click Chemistry. Theranostics. 2019 May 18;9(12):3398-3409.
Jiang D, Ge Z, Im HJ, England CG, Ni D, Hou J, Zhang L, Kutyreff CJ, Yan Y, Liu Y, Cho SY, Engle JW, Shi J, Huang P, Fan C, Yan H, Cai W. DNA origami nanostructures can exhibit preferential renal uptake and alleviate acute kidney injury. Nat Biomed Eng. 2018 Nov;2(11):865-877.
Im HJ, Zhang Y, Wu H, Wu J, Daw NC, Navid F, Shulkin BL, Cho SY. Prognostic Value of Metabolic and Volumetric Parameters of FDG PET in Pediatric Osteosarcoma: A Hypothesis-generating Study. Radiology. 2018 Apr;287(1):303-312.
Cho SY, Lipson EJ, Im HJ, Rowe SP, Gonzalez EM, Blackford A, Chirindel A, Pardoll DM, Topalian SL, Wahl RL. Prediction of Response to Immune Checkpoint Inhibitor Therapy Using Early-Time-Point 18F-FDG PET/CT Imaging in Patients with Advanced Melanoma. J Nucl Med. 2017 Sep;58(9):1421-1428.
Jiang D, Im HJ, Sun H, Valdovinos HF, England CG, Ehlerding EB, Nickles RJ, Lee DS, Cho SY, Huang P, Cai W. Radiolabeled pertuzumab for imaging of human epidermal growth factor receptor 2 expression in ovarian cancer. Eur J Nucl Med
Mol Imaging. 2017 Aug;44(8):1296-1305.
구성원
| 성명 | 소속 | 직급 |
|---|---|---|
| 임형준 | 서울대학교 융합과학기술대학원 | 교수 |
| 이우승 | 서울대학교 융합과학기술대학원 | 박사과정 |
| 전미연 | 서울대학교 융합과학기술대학원 | 박사과정 |
| 오치우 | 서울대학교 융합과학기술대학원 | 석박통합과정 |
| 최진영 | 서울대학교 융합과학기술대학원 | 박사과정 |
| 정한나 | 서울대학교 융합과학기술대학원 | 박사과정 |
| 백승기 | 서울대학교 융합과학기술대학원 | 석박통합과정 |
| 박정빈 | 서울대학교 융합과학기술대학원 | 석사과정 |
| 황지은 | 서울대학교 융합과학기술대학원 | 석박통합과정 |
연구실사진
