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서울대학교 치의학대학원

School of Dentistry, Seoul National University

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  • 김진만 교수 연구팀, 치아 및 골 재생을 유도하는 새로운 약물 개발
  • ■ 요약 ○ 연구필요성 G protein-coupled receptor(GPCR, G단백질 연결 수용체)는 인체 대부분의 조직 세포에 존재하는 세포막 단백질로 외부 신호물질을 인식하여 인체의 다양한 생리학적 반응 및 활성 조절에 관여한다. GPCR은 신약 개발에서 가장 많이 연구되는 표적 단백질이며 실제 미 FDA 승인 약물 중 약 1/3이 GPCR을 표적으로 하고 있지만, 현재까지 뼈나 치아 같은 경조직 재생 분야에서 GPCR을 표적으로 하는 치료 전략은 확립된 바 없다. ○ 연구성과 및 기대효과 연구팀은 스크리닝 과정을 통해 발굴한 GPCR 표적 약물 처리를 통해 내재성 중간엽줄기세포 (mesenchymal stromal cell, MSC)의 분화 유도를 통한 경조직 생성을 촉진시하는데 성공하였다. 전임상 연구를 통해 동물 모델에서 GPCR 표적약물 처리 시 뼈와 치아 상아질에서 경조직 재생을 촉진함을 확인하였다. 또한 차세대염기서열분석기법을 활용하여 골 및 치아 경조직 재생과 연관된 GPCR의 핵심적인 기전을 규명하였다. 이상의 연구 성과를 통해 경조직 재생 치료에서 기존에 다루지 않았던 새로운 접근 방식을 제시하였다. ■ 본문 G protein-coupled receptor(GPCR, G단백질 연결 수용체)는 대부분의 조직 세포에 존재하는 세포막 단백질로 외부 신호물질을 인식하여 세포 내로 신호를 전달하는 역할을 하며 인체의 다양한 생리학적 반응 및 활성 조절에 관여한다. GPCR은 신약 개발에서 가장 많이 연구되는 단백질 그룹 중 하나로 실제 미 FDA 승인 약물 중 약 1/3이 GPCR을 표적으로 하고 있지만, 현재까지 뼈나 치아 같은 경조직 재생 분야에서 GPCR을 표적으로 하는 치료 전략은 확립된 바 없다. 연구팀은 이번 연구를 통해 특정 GPCR의 활성을 억제함으로써 내재성 mesenchymal stromal cell(MSC, 중간엽줄기세포)의 경조직 생성 세포로의 분화를 통한 경조직 생성을 촉진시킬 수 있으며, 실제 동물 모델에 GPCR 억제제를 사용하여 뼈와 치아에서 경조직 재생이 증가함을 확인하였다. Microarray를 통해 치수줄기세포(hDPSC)에서 발현되는 484종의 GPCR을 확인하였으며, 이 중 발현량이 높은 class A GPCR을 대상으로 약물 재창출(drug repositioning)을 통해 확인된 GPCR 억제제를 처리한 후 다양한 기법을 활용한 경조직 재생 평가 스크리닝을 시행하였다. 이를 통해 경조직 생성과 관련 가능성이 높은 6종의 class A GPCR 및 각각의 수용체를 표적으로 하는 GPCR 억제제를 특정하였으며, 해당 GPCR의 활성조절을 통해 BMP-2, OCN, OPN, DMP1, DSPP 등 골 및 치아 경조직 재생과 연관된 유전자들의 발현이 증가함을 확인하였다. 이후 차세대 염기서열분석(NGS)기법을 활용하여 class A GPCR 억제제가 PI3K-AKT-MDM2 로 이어지는 신호전달체계를 억제하고 이로 인해 p53의 전사 활성을 증가시킴을 확인하였으며, p53의 증가가 경조직 생성 유전자의 발현과 관련 있음을 확인하였다. 최종적으로 쥐 두개골 결손부 및 성견 치아 내부에 class A GPCR 억제제를 국소 적용한 경우 대조군과 비교하여 신생 경조직 양이 현저하게 증가함을 확인하였다. 본 연구는 치수줄기세포의 옥시토신 수용체의 활성 조절에 의한 치아 경조직 재생 효과 및 그 기전을 밝힌 연구팀의 선행 연구 (“Functional expression of oxytocin receptors in pulp-dentin complex”, Biomaterials 2023, 293:121977) 에 이어진 후속 연구로써, 골 및 치아 경조직 재생과 연관된 GPCR 및 작용 약물을 특정하고 핵심적인 기전을 규명하였으며, 실제 동물 모델에서 향상된 경조직 재생능을 확인하였다. 이는 경조직 재생 치료에서 기존에 다루지 않았던 새로운 접근 방식을 제시하고 있다. 본 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단 기초연구실지원사업 “Class A GPCR 표적 경조직 재생 유도 연구실” 및 보건복지부 보건산업진흥원 치의학 의료기술 연구개발사업 “치아 및 치조골 재생을 유도하는 PROTAC 기술의 개발” 의 지원을 받아 수행되었으며, “Targeting class A GPCRs for hard tissue regeneration” 이라는 제목의 논문으로 생체 재료 분야의 최상위 국제 학술지인 “Biomaterials” (IF=14.0) 에 게재되었다.   ○ 연구결과   ▶ 본문 내용은 바이오머티리얼스(Biomaterials, IF 14.0) 아래 URL 클릭 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961223004337?via%3Dihub 연구진은 치수줄기세포(hDPSC)에서 발현되는 484종의 GPCR을 확인하였으며, 이 중 발현량이 높은 class A GPCR을 대상으로 약물 재창출(drug repositioning)을 통해 확인된 GPCR 억제제를 처리한 후 다양한 기법을 활용한 경조직 재생 평가 스크리닝을 시행하였다. 이를 통해 경조직 생성과 관련 가능성이 높은 6종의 class A GPCR 및 각각의 수용체를 표적으로 하는 GPCR 억제제를 특정하였으며, 해당 GPCR의 활성조절을 통해 BMP-2, OCN, OPN, DMP1, DSPP 등 골 및 치아 경조직 재생과 연관된 유전자들의 발현이 증가함을 확인하였다. 이후 차세대 염기서열분석(NGS)기법을 활용하여 class A GPCR 억제제가 PI3K-AKT-MDM2 로 이어지는 신호전달체계를 억제하고 이로 인해 p53의 전사 활성을 증가시킴을 확인하였으며, p53의 증가가 경조직 생성 유전자의 발현과 관련 있음을 확인하였다. 최종적으로 쥐 두개골 결손부 및 성견 치아 내부에 class A GPCR 억제제를 국소 적용한 경우 대조군과 비교하여 신생 경조직 양이 현저하게 증가함을 확인하였다. ○ 그림 설명 [그림 1: 경조직 재생 맞춤형 GPCR 스크리닝 과정 (위) 및 결과 (아래)]         [그림 2: GPCR 활성조절과 관련된 기전 규명 (PI3K-AKT-MDM2 pathway)]   [그림 3: 발굴된 약물 처리에 따른 골(위) 및 치아(아래) 경조직 재생 확인]   ○ 서울대 대표 홈페이지> 연구> 연구성과          

  • 본과 2학년 최경연, 신재원 팀(지도교수 허경회) 서울대 3년 연속 전국치과학술경연대회 대상 영예
  • 서울대 치의학대학원 본과 2학년 최경연, 신재원팀이 25회 전국 치과대학 및 치의학 전문대학원 학생학술경연대회(이하 학생학술경연대회)에서 대상을 차지했다. 대상의 영예를 안은 최경연·신재원 팀(지도교수 허경회)은 ‘Research on AI-based Dental panoramic diagnosis(인공지능 기반 치과 파노라마 진단 연구)’를 주제로 발표를 진행했다. 해당 연구는 파노라마에서 대표적인 알고리즘의 진단 정확도를 비교하고 성능을 향상하는 것을 목적으로 진행됐다. 구체적으로 치아우식, 치근단병소, 매복치, 상악동염의 인공지능 진단 연구를 다뤘으며, 연구 결과 최근 등장한 Diffusion과 transformer 기반의 기술을 활용하면 파노라마 영상에서 치근단병소, 충치 등을 기존 CNN 기반 알고리즘보다 높은 성능으로 탐지할 수 있다는 내용을 발표했다.   이번 학생학술경연대회에는 총 18팀이 참가했으며, 국제적인 치의학 교류 향상 및 커뮤니케이션 능력을 평가하기 위해 발표와 질의응답 모두 영어로 진행됐다. 전국 11개 치과대학·치의학전문대학원에서 각 1명씩 추천받아 구성된 심사위원회는 공정하고 객관적인 심사를 거쳐, 서울대학교 치의학대학원 영상치의학교실 허경회 교수가 지도한 최경연·신재원 학생을 대상으로 선정했다.  수상 소감을 묻자 두 사람은 “디지털 치의학을 주제로 전국학술대회 대상을 수상하게 돼 기쁘다. 이를 발판 삼아 치과 AI와 로봇을 꾸준히 연구해 글로벌하게 디지털 치의학을 선도하는 치과의사가 되고 싶다”고 밝혔다.   박태근 협회장은 개회사를 통해 “이번 대회를 통해 치과계의 미래를 이끌어갈 여러분들의 치의학 역량을 한층 강화하는 시간이 되길 바라며 소중한 경험을 바탕으로 모두가 더 나은 치과의료를 실현할 수 있는 인재로 성장할 수 있길 바란다”고 전했다.    

  • 인공지능을 이용한 치과교정학 및 악교정수술학 관련 상위 인용논문 등재 편수 세계 1위 쾌거
  • 서울대학교가 인공지능(artificial intelligence, AI)을 이용한 치과교정학 및 악교정수술학(orthodontics and orthognathic surgery) 관련 상위 인용논문 등재 편수 세계 1위를 차지하였다. 지난 2023년 8월 SCIE 저널「Head & Face Medicine」에 게재된 연구에 따르면 치과교정학 및 악교정수술학과 관련된 인공지능 연구논문 634편 중 상위 인용 100편 분석 결과, 해당 논문들에 기여한 총 180개의 기관 중 서울대가 가장 많은 25편의 논문을 등재하였다. 상위 인용논문 100편의 저자 458명 중 최다 논문(4편)을 등재한 저자는 총 10명이며, 이 중 백승학 교수 연구팀과 이신재 교수 연구팀을 비롯해 서울대 소속 연구자가 4명으로 가장 많았다 (Head Face Med. 2023 Aug 23;19(1):38. doi: 10.1186/s13005-023-00383-0.).   표1. 인공지능을 이용한 치과교정학 및 악교정수술학 관련 상위 인용논문 기관별 등재 수   순위 기관 국가 등재건수 1위 서울대학교 대한민국 25 2위 고려대학교 대한민국 13 2위 연세대학교 대한민국 13 4위 쓰촨대학교(Sichuan University) 중국 12 5위 노스캐롤라이나 대학교(The University of North Carolina) 미국 11 6위 전북대학교 대한민국 10 6위 베이징대학교(Peking University) 중국 10 인공지능은 미래 사회를 선도할 대표적 기술 중 하나로 각광받고 있으며, 치의학계에서도 인공지능을 활용한 연구가 최신 트렌드를 형성하고 있다. 서울대 치의학대학원 치과교정학교실은 지난 2019년 치과교정학 분야 저널 등재 편수 세계 1위를 차지한 바 있으며, 본 연구는 서울대 치과교정학교실이 인공지능 분야에서도 세계적으로 선도적인 연구 역량을 갖추고 있음을 보여주었다. 서울대 치과교정학교실 양일형 주임교수는“지금의 학문적 결실에 안주하지 않고, 전문적인 인재 양성과 끊임없는 연구역량 증진을 통해 서울대학교 치과교정학교실이 세계 최고의 자리를 유지할 수 있도록 최선을 다하겠다”고 밝혔다. 한편 서울대학교 외에도 고려대학교(2위), 연세대학교(2위), 전북대학교(6위), 원광대학교(9위) 등 국내 대학이 상위 인용논문을 다수 등재하여, 대한민국 인공지능 치과교정학 및 악교정수술학 분야의 높은 위상을 보여주었다. <서울대학교 치의학대학원 교정학교실> 서울대학교 홈페이지 [서울대소식]  

  • 서울대학교 치과병원 원내생 진료센터 개소 30주년
  • 서울대학교 치과병원 원내생 진료센터 개소 30주년      원내생 진료센터 외래교원 워크샵 개최 서울대학교 치의학대학원(이하 서울대치전원)은 서울대학교 치과병원 원내생 진료센터 개소 30주년을 기념하면서 학생 교육에 헌신해오신 외래교원께 감사인사를 전하는 원내생 진료센터 외래교원 워크샵을 지난 6일 개최하였다. 서울대학교 치과병원 원내생 진료센터는 본과 3, 4학년들(이하 원내생)의 임상 역량을 증진하기 위하여 1993년 8월 1일 치과병원 1층에 개소한 이래 매년 100여명의 미래 치과의사를 양성하고 있다. 원내생들은 38대의 원내생 전용 unit chair에서 구강악안면외과, 보존과, 보철과, 치주과 증례 환자를 2명의 원내생 진료센터 전담 교원과 60여명의 외래교원의 지도하에 진료를 수행하고 있다. 권호범 서울대학교 치의학대학원장은 “원내생 진료 센터의 임상 교육은 치의학 교육의 꽃으로, 미래의 치과의사를 양성한다는 책임감을 갖고 학생들의 교육에 힘써주신 여러 교수님께 감사드린다”고 감사 인사를 전하였다. 이번 워크샵에서는 22년동안 원내생 진료센터에서 학생을 지도해오신 손윤희 교수님 (손윤희 치과의원)을 비롯하여 10년 이상 학생들을 지도해오신 김양수 (서울좋은치과의원), 남석우(남앤유서울치과의원), 민경만 (서울메이치과의원), 엄원석 (미서울치과의원), 유준상 (U치과병원), 이종호 (별내서울치과의원), 이학철 (서울A치과의원), 최정원 (서울본치과의원) 교수님들께 공로패를 전달하였다. 올해로 개소 30주년을 맞이하는 원내생 진료센터의 지원을 위해 권호범 원장은 원내생 진료센터 전담 교수를 추가로 초빙하고 원내생 진료센터 내의 치과 유닛 체어 등의 장비 및 기자재 지원을 약속하였다. 또한 질적인 임상 교육의 성장을 위한 지원 역시 제시하였다. 종합적인 환자 진료를 위해 정기적인 치료 계획 컨퍼런스를 운영하고 임상 실습 종료 후에는 임상증례발표집 출간을 지원하여 학생들의 통합적 임상 역량을 증진시키기 위해 노력할 것이라고 하였다. <서울대학교 치의학대학원 권호범 대학원장>  <공로패 손윤희 교수님 (손윤희 치과의원) 전달>  

  • 조재진 교수·(주)셀인셀즈, 줄기세포기반 오가노이드 피부재생치료제 식약처 허가용 임상시험계획 승인
  • ㈜셀인셀즈는 첫 번째 파이프라인인 줄기세포 오가노이드 피부재생치료제(TRTP-101)에 대해 2023년 8월 7일(월) 식약처로부터 허가용 임상시험계획은 승인 받았다고 밝혔다. ㈜셀인셀즈는 서울대학교 치의학대학원 조재진 교수가 설립한 바이오벤처 기업으로, 조직형상기술 플랫폼(Tissue-Reforming Technology Platform) 기반 오가노이드 첨단재생의학치료제(Advance Regenerative Therapy)를 연구개발하고 있다. 특히 셀인셀즈의 오가노이드 피부재생치료제는, 지난 6월 고시된“국가첨단전략기술”에서 정하는“고품질의 오가노이드 재생치료제를 개발하고 제조하는데 적용되는 오가노이드 분화 및 배양 기술”에 해당되는 혁신 신기술 (Innovative Technology)로, 향후 많은 성장이 기대된다. □ 피부재건 관련 의료 현장의 미충족 의료수요(medical unmet needs) 해결 가능성 제시 이번에 임상시험계획을 승인 받은 TRTP-101은 인간유래 줄기세포를 3차원 조직형상기술로 오가노이드로 제작한 것이다. 이를 피부가 함몰된 위축성 흉터에 이식하여 피부조직을 재생시키게 된다. 위축성 흉터는 상처나 염증의 회복이 충분히 이루어지지 않아 피부 조직이 국소적으로 감소하여, 피부가 함몰되는 질환이다. 위축성 흉터 환자들은 피부 변화로 인한 불편함뿐 아니라, 일상생활과 자존감이 저하되어 우울증, 불안, 대인기피 등의 2차 부작용까지 겪는 것으로 조사되고 있다. ㈜셀인셀즈는 임상시험을 통하여 위축성 흉터의 치료 효과를 입증하고 피부재생 치료제 개발 및 상용화를 본격적으로 추진할 계획이다. ㈜셀인셀즈 박혜정 상무(임상개발 본부장)는 “이번 IND 승인으로 오가노이드 피부재생 치료제 개발을 위한 기반이 마련되었다. 향후 다양한 질환에 대한 재생치료제 개발로 확대한 예정”이라고 밝혔다. 셀인셀즈는 TRTP-101에 대해 2026년까지 3상을 완료하고, 2027년에는 미국 FDA에 임상시험계획을 신청할 예정이다. □ 오가노이드 제조 기술 확보를 통한 재생치료제의 새로운 패러다임 제시 ㈜셀인셀즈의 조직형상기술 플랫폼 기반 오가노이드 치료제는 세포의 자기구조화 기능을 이용하고 있다. 이 플랫폼은 ㈜셀인셀즈가 가진 독창적인 기술로, 단일세포가 가지는 태생적 한계를 극복함으로써, 피부재생치료제의 새로운 패러다임을 열 것으로 전망된다. 현재 개발 중인 오가노이드치료제는 단일세포에 비해 세포의 활성, 생존, 분화, 성장인자분비, 세포외기질 생성, 항염증성 등이 뛰어난 연구결과들을 확보하였다. □ 근본적 재생으로 손상된 조직에 대한 대증적 치료의 한계에 도전   오가노이드를 이용한 첨단 재생의료 치료제 개발은 전 세계적으로 주목하고 있는 영역이다. 그러나, 오가노이드가 치료적 수단으로 자리잡기 위해서는 안전성뿐만 아니라 제어/표준화기술 및 대량 생산기술이 반드시 넘어야할 한계로 작용하고 있는 데, 셀인셀즈는 이 같은 문제를 해결했다. 셀인셀즈는 고품질의 균일한 오가노이드 치료제 대량 생산을 위해 조직형상기술 플랫폼을 확립하였고, 이번 TRTP-101에 대한 임상시험계획 승인이 그 첫 번째 결과물이다. 나아가 기술 확장과 고도화를 위해 오가노이드-AI 융합기술을 적용한 생산공정 자동화, 기준 및 시험방법 마련 및 대량 생산 최적화 솔루션 개발 등을 추진 중이다.   셀인셀즈의 오가노이드 기술을 통한 환자 맞춤형 피부재생 치료제(TRTP-101)가 치료가 불가능한 조직과 장기에 도전하는 혁신치료의 문을 여는 계기가 되었으면 한다. 개발이 성공하면, 재생의료 시장은 치료, 진단, 재생, 재건 등 근본적인 원인을 치료하는 전환점이 될 것으로 기대된다. □ 향후 기술개발 및 사업계획   ㈜셀인셀즈는 다수의 파이프라인을 보유하고 있는데, 그 중 손상연골재생 및 골관절염 치료제와 순수 사람 세포외기질 (Pure human ECM) 등이 다음 파이프라인이다. 이는 모두 셀인셀즈의 핵심 플랫폼인 조직형상기술 플랫폼(Tissue-Reforming Technology Platform, TRTP)에 기반을 둔 확장기술이다. 셀인셀즈는 지난 4월 50억원의 브릿지 투자도 추가로 유치하였다. 셀인셀즈가 투자자들의 주목을 받는 부분은 차별화된 타겟 포지셔닝, 뛰어난 연구개발 및 임상인력, 그리고 업계를 아우르는 전략적 협업능력 등이다. 셀인셀즈는 플랫폼기술을 바탕으로 기존 오가노이드 업계의 타겟 시장인 동물실험대체 또는 약물 평가 분야와는 다르게 처음부터 “오가노이드기반 혁신치료제 및 치료기술개발”을 목표로 한다. 이를 위해 업계에서 신약/신기술 분야에 경험이 있는 연구개발 및 임상, 인허가 인력을 공격적으로 영입하고 있다. 나아가 셀인셀즈는 오가노이드의 치료제의 상용화를 위해 빅데이터 분석 기반의 AI 기술을 이용하여 자체 기술 및 생산플랫폼을 고도화하고 있다. 서울대학교 치의학대학원 조재진 교수((주) 셀인셀즈 대표) 서울대학교 홈페이지 [서울대 소식]  

19

2024.03

  • 10 : 00 ~ 16 : 20
  • [공용기기실] 공용장비활용 연구세미나

21

2024.03

  • 17 : 30 ~ 19 : 30
  • 치학연구소 세미나
  • 연구활동
  • Research
치과질환의 중개연구 능력과 생명과학과 공학을 융합한 창의적 응용연구 능력을 갖춘 세계적 수준의 전문연구인력을 양성함으로써 국가치과의료 비용의 지출을 감소시키고, 치과의료 산업의 발전을 선도할 미래기반창의인재를 양성하는 것을 목표로 한다.
  • 241
  • 연구비 수주 현황
  • 361
  • 특허 등록 현황
  • 181(51)
  • SCI(E) 논문 현황