통합형휴먼센싱시스템연구센터 (HSS ERC)
본 센터는 공학-의학의 연계 기술을 기반으로 다학제간 연구를 추구하는 융합 연구 센터로 신기능의 공학적 고감도 센싱 기법, 신개념의 조기진단 기술을 개발하여 이러한 공학 기술을 간암, 유방암, 심혈관 질환 등의 난치병 진단기술에 활용함으로써 새로운 임상 진단 패러다임을 제시한다.
또한 2008년 과학기술부에서 지원하는 우수공학연구센터(ERC) 사업에 선정됐으며 매년 12억원의 연구비를 지원받고 있다. 참여교수들의 우수한 연구 경쟁력과 의료진단 분야의 신개념 혈액진단시스템이라는 창의적 주제를 내세워 당시 30 대 1의 경쟁률을 뚫고 선정됐다.
피 한 방울로 질병을 예측ㆍ진단할 수 있는 신용카드 절반 크기의 바이오칩을 개발하는 게 목표다
- 주재범 센터장, 한양대 생명나노공학과 교수
연구센터에는 공대교수 11명,의대교수 4명 등 총 15명의 박사급 연구진이 참여하고 있다. 반도체 공정 장비,라만 현미경,실시간 세포이미징시스템,나노입자 측정장비,공초점 레이저 장비 등 바이오나노 분야와 관련된 최첨단 장비들을 갖추고 있다.
사업은 총 2단계로 진행되며, 1단계에 체계적인 의공 연계 진단 기술 개발을 통한 임상 적용에 초점을 맞추고, 2단계에서는 신개념 진단 기술의 임상적용과 더불어 자가진단 및 의료 현장진단의 산업화 및 제품화 실현을 목표로 한다.
공학+의학 = 통합형 휴먼 센싱 시스템
MRI, 초음파진단기, DNA칩, 인공관절과 같은 현대의학의 혁신적인 신기술을 가능케한 원동력은 공학기술과의 결합에서 찾을 수 있다. 현대공학과 과학은 기존의 고유했던 학문 영역을 넘나들고 있으며, 이러한 기술의 융합은 선진국형 산업의 한 축으로서 빠르게 성장하고 있다. 그 중 가장 대표적인 것이 바로 공학과 의학의 결합이다.
‘통합형휴먼센싱시스템’이란 여러 진단 기법을 통합하여 고감도, 고신뢰도, 저비용 그리고 소형화를 구현한 자동화 센싱 모듈로 주요 질환의 표식자로 사용되는 다양한 바이오마커들을 multiplex센싱을 통해서 고정밀도로 질환을 검출하여 임상진단 및 치료 모니터링에 적용할 수 있는 시스템을 말한다.
기존의 방법들을 이용하여 심혈관 질환 표식자를 검출하는 경우 신뢰도를 높이기 위해서는 비례적으로 비용이 증가하게 되지만 ‘통합형휴먼센싱시스템’을 이용하게 되면 소형화 및 자동화에 의해서 저비용, 고신뢰도 검사를 수행할 수 있게 되므로 보다 빠르고 정확한 진단을 통해서 보건의료분야 발전에 공헌할 것이다.
휴먼센싱이란?...피 한방울로 질병을 예측하는 기술
쉽게 소변검사와 혈액검사의 진보된 기술이라 생각하면 될 것 같다. 자신이 어떠한 병을 가지고 있는지 아닌지를 판단하기 위한 객관적인 측정지표(marker)가 되는 체액 내 특정한 물질을 바이오마커(Biomarker)라고 부른다. 이 바이오마커가 우리 몸에 많고 적음을 보고 병의 유무를 판단하기 때문에, 저렴하고 소형화시킬 수 있을 뿐만 아니라 고감도, 고신뢰도의 효과를 가진다.
사업 목표
난치성 심현관 및 암 질환은 조기진단이 상당히 중요하며 시술 후 또 재발하지 않을 지에 대한 예후예측이 필요하다. 이에 통합형휴먼센싱시스템연구센터는 난치성 심혈관 및 암질환의 조기진단 및 예후예측을 위한 통합형 휴먼센싱 시스템을 개발하는 것을 최종 목표로 두고 있다. 2단계에 거쳐 총 3개의 총괄과제로 진행중이며 각 총괄 과제 소개는 다음과 같다.
제 1총괄: 신개념의 휴먼센싱 기술 및 모듈 개발 (책임자: 한양대 주재범 교수)
자성 및 광증폭용 나노프로브를 이용한 고감도 (high sensitivity) 고특이성 (high selectivity), 고재현성(high reproducibility) 휴먼센싱 기반기술 개발 (sub-pg/mL)을 주 연구 목표로 하여 4개의 세부과제가 협력하여 ‘Site-ofcare (SOC)’나 ‘bed-side’진단을 위한 통합형 센싱 모듈기술 개발하는 것이 1총괄 과제의 주요한 목표이다. 이를 구현하기 위해서 5종 이상의 marker를 동
시에 다중분석(multiplex)해서 고정밀도(high precision) 센싱을 구현하도록 1세부에서는 센싱의 극대화, 2세부에서는 고특이성 광센서 개발, 광센서를 칩으로 적용, 4세부에서는 각종 신호 및 영상의 정량적 분석 기법의 개발을 목표로 하고 있다.
제 2총괄: 휴먼센싱용 소자 개발 및 집적화 (책임자: 한양대 박진구 교수)
제2총괄은 휴먼센싱 시스템에 요구되는 센싱 device 및 소재를 개발하는 것으로서, 1세부 미량 및 multiplex센싱을 위한 microwell array 플라스틱 소자, 2세부 휴먼센싱용 고분자 소재 , 3세부 multiplex 센싱용 microfluidic 소자, 4세부 전기화학 센싱을 위한 하이브리드 소자를 개발하는 것을 목표로 다양한 기능이 집적화된 휴먼센싱용 소자 플랫폼 제작을 위하여 4개의 세부과제간의 긴밀한 협력으로 연구가 진행되고 있다.
제 3총괄: Multiplex 바이오마커를 이용한 의료진단 시스템 개발 (책임자: 경북의대 김인산 교수)
제3총괄은 multiplex 바이오마커 센싱 결과에 기반한 의료진단 시스템을 개발하는 것으로서, 면역진단 프로브(제1세부), multiplex 센싱용 펩타이드(제2세부), multiplex 바이오마커에 의한 심혈관질환 추적 시스템(제3세부), 고정밀도 진단을 위한 종양마커 multiplexing의 최적화(제4세부)로 구성되어 있다 . 고비용의 항체를 대체할 고감도 저비용 Designed Modular Immunodiagnostics(DMID) 기술 개발하고 암 및 심혈관질환의 바이오마커에 대한 저비용, 고감도의 센싱 펩타이드 개발하여 바이오마커에 대한 센싱 펩타이드 개발을 위한 플랫폼 기술 및 최적화 하여 바이오마커들간의 융합에 의한 심혈관 질환의 고효율, 고민감도 진단 및 치료 추적시스템 구축과 종양 마커 multiplexing의 최적화를 통해 고감도 종양마커 패널확립을 목표로 연구가 진행되고 있다.
국제 협동 연구 체계
본 사업단은 2002년부터 영국 최고의 명문 공과대학인 Imperial College London (ICL) 의공학 연구소, 일본 동경공대 생명이공대학원과 지속적인 기술 교류를 위해 매년 정기적인 국제 공동 심포지움 및 국제 공동 연구를 수행하여 왔다. 동경공대와는 DNA/Protein 칩 기술 기반의 면역 분석 기술을, ICL과는 랩온어칩 기반 바이오 센싱 기술에 관한 협동연구를 추진하고 있다. 또한 최근에는 중국과학원과 랩온어칩 기술과 세포 영상에 관한 공동 연구도 수행하고 있다.
통합형 휴먼센싱 시스템 ERC가 단계 평가에서 전국 8개 센터 중에서 1위를 차지하며 최우수 센터로 선정된 바 있다.1
타 대학을 제치고 통합형 휴먼센싱 시스템 ERC가 1위를 차지할 수 있었던 배경에는 △산학 협력 △기술 이전 △SCI 논문 발표가 있었다. 통합형 휴먼센싱 시스템 ERC는 가천의대, 경북의대, 고려의대 등에서 임상의가 현 진단 기술의 문제점을 지적하면 공학자가 이 문제를 해결할 수 있는 공학적 시스템을 개발해 병원에서 환자의 임상 진단에 활용하는 형태로 의학과 공학의 협동연구를 진행해 왔다. 산학 협력으로 실용성 있는 연구 결과를 얻었고 그 연구 결과로 기술을 이전 받은 산업체의 만족도를 높일 수 있던 것이다.
통합형 휴먼센싱 시스템 ERC가 개발한 통합형 휴먼센싱 시스템은 한국 보건 의료산업에 새로운 패러다임을 제시했다. 기존 의료산업에서는 암이나 바이러스를 진단하는 생체지표물질인 바이오마커(Biomarker)에 대한 정보를 모으기 어려웠다. 무엇보다도 바이오마커를 고정밀도로 검출할 수 있는 기술력이 뒷받침되지 않았다. 그래서 기존 의료산업은 의료 기구를 외국에 의존해야만 했던 것이 현실이었다. 이 가운데 통합형 휴먼센싱 시스템 ERC가 국내에서 의료 기구를 자급 조달할 수 있는 원천 기술을 개발한 것이다.
통합형 휴먼센싱 시스템 ERC의 최종 목표는 공학과 의학을 융합한 연계 연구를 통해 암이나 심혈관 질환 같은 난치병을 혈액으로 자가 진단할 수 있는 센서 개발이다. 2단계에서는 실제 심혈관질환의 임상 진단에 활용할 수 있는 휴먼센싱 시스템 개발과 상용화에 주력할 계획이다. 통합형 휴먼센싱 시스템 ERC는 오는 2012년부터 2015년까지 2단계 연구 기간 동안 10%가 증액된 13억2천만 원의 연구비를 연구재단으로부터 매년 지원 받는다.
2009년
한양대, 의학·공학 연계…혁신적 휴먼센싱 기술 사업화2
2010년
의학과 공학의 만남3
통합형휴면센싱시스템연구센터, 2010 HIT 학술대회 개최
"공학기술 이용해 기존 한계 뛰어넘는 의학 진단기술 개발"
지난 23일과 24일, 우리대학 통합형휴먼센싱시스템연구센터(Center for Intergrated Human Sensing System)가 주관하는 '2010 HIT 국제 학술대회가 열렸다. ERICA캠퍼스 컨퍼런스홀에서 열린 이번 행사에는 총 100여 명의 인사들이 참여했다. 바이오나노 융합 기술을 이용한 새로운 의료 진단 기술(Medical Diagnostics Using Bionano Fusion Technology)이 이번 학술대회의 주제다.
학연산 클러스트
2002년 지식경제부의 지원 (2002년-2007년: 100억)으로 바이오칩 생산 기반 시설을 갖춘 마이크로 바이오칩센터를 교내에 구축하였고, 2006년에는 대학원 학제간 융합 과정인 바이오나노공학과를 신설하였으며, 2007년에는 이 학과가 BK-21 대형 융합사업단(2007년-2013년: 연 8억)에 선정되어 대학원생 전원 장학금을 지급할 수 있는 기반을 마련하였다. 2008년에 30:1의 치열한 경쟁을 뚫고 본 ERC 사업단이 선정됨 (2008년-2015년: 연 12억)으로써 명실공히 시설-교육-연구의 삼위일체를 갖춘 최고 수준의 인프라를 구축하였다. 이러한 연구 인프라를 바탕으로 2010년부터 공학대학 내에 생명나노공학과를 신설하여 학부 과정부터 대학원으로 연계되는 체계적인 교육 프로그램이 진행 중이다.
MOU 체결
한양대학교 통합형 휴먼 센싱 시스템 연구센터
이원의료재단과 JW크레아젠, 한양대학교류마티스병원와 협약(MOU)을 체결4
류마티스관절염을 조기에 예측하고 예방하는 미래 의료를 구현하기 위해 국내 류마티스 학계에서 독보적 권위를 인정받고 있는 한양대류마티스병원과 이원의료재단이 손 잡았다.
이번 협약은 보건복지부 임상현장 발굴 국가 핵심 중개연구사업으로 선정된 '류마티스관절염 예측, 조기진단 및 조기 치료 기술 개발을 통한 미래 의료 시스템 구축'과 관련해 산·학·연 협력을 도모하기 위해 이뤄졌다.
선정된 연구는 21세기 의료의 새 패러다임인 질병 조기예측과 예방을 콘셉트로 환자 중심의 맞춤의료 기술을 지향하는 프로젝트로, 협약을 통해 한양대병원은 류마티스관절염 및 무증상자가항체군 코호트를 이용해 통합적 예측, 조기진단 및 고위험군 조기치료 기술 시스템을 구축하게 된다.
또 이원의료재단은 류마티스관절염 진단 및 발생 예측 SNP 칩과 면역마커 진단시스템의 개발 및 실용을 목표로, JW크레아젠은 류마티스관절염 고위험군 예측시스템 확립과 더불어 선정된 고위험군 대상 면역관용 수지상세포 백신에 의한 예방 효과를 확인하는 역할을 맡았다. 한양대 통합형 휴먼센싱시스템 연구센터는 류마티스관절염의 조기 진단을 위한 통합형 의료 진단시스템 원천 기술 개발 업무를 맡는다.
배상철 한양대류마티스병원장은 "이미 선진국에서는 4P(Predictive_예측, Preventive_예방, Personalized_맞춤, Participatory_참여) 기반의 미래 의료기술 개발을 활발히 진행하고 있다"며 "류마티스관절염 예측, 조기치료 도입으로 전 국민의 의료비 절감 및 삶의 질 향상에 기여할 것"이라고 포부를 밝혔다.
관련학과 및 교수
한양대학교 ERICA 캠퍼스 생명나노공학과
한양대학교 ERICA 캠퍼스 재료공학과
한양대학교 ERICA 캠퍼스 화학공학과
한양대학교 서울캠퍼스 대학원 의용생체공학과
한양대학교 서울캠퍼스 공과대학 전기·생체공학부 생체공학전공
경원대학교 바이오나노학과
고려대학교 생체의공학과
경북대학교 의학전문대학원
경북대학교 의과대학
가천의과학대학교 순환기내과
가천의과학대학교 신경외가
고려대학교 의과대학 진단검사의학과
2013. 05. 23 작성
- http://www.hanyang.ac.kr/si_programe/hanyang/weekly/user/file_view.jsp?filePath=/top_news/2012/014/campus3.html [본문으로]
- http://m.hankyung.com/apps/news.view?category=general&aid=2011051078191 [본문으로]
- http://www.hanyang.ac.kr/controller/weeklyView.jsp?file=/top_news/2010/051/campus2.html [본문으로]
- http://www.doctorsnews.co.kr/news/articleView.html?idxno=88616 [본문으로]
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