부산대학교 홍보대사 푸르미들이양산캠퍼스 정보의생명공학대학에 다녀왔습니다. 정보의생명공학대학의 의생명융합공학부는의생명공학, 첨단바이오공학, 데이터사이언스총 3가지 전공으로 이루어져 있는데요~ 다양한 전공이 있는 의생명융합공학부의매력을 함께 알아보러 가볼까요~?부산대학교 By. 또 혠 (23기, 24기 홍보대사)#부산대 #PNU #Pusan_National_University#국립대 #국가거점국립대 #부산 #Busan#양산캠퍼스 #의생명융합공학부 #의생명과학 ** 출처: 카드뉴스 내용 뉴스 홍보센터 | 부산대학교

부산대·포항공대, 협착 뇌혈관 바이오프린팅 모델 개발 연구진 사진. 왼쪽부터 김병수 부산대 교수, 조동우 포항공대 교수, 최민주 부산대 석사졸업생, 박원빈 포항공대 박사 좁아진 뇌혈관의 실제 구조와 내부 흐름을 그대로 재현한 3D 바이오프린팅 인공 뇌혈관 모델이 개발돼, 뇌졸중·치매·혈관염 등 주요 뇌혈관 질환 연구와 약물 평가 분야에 새로운 가능성이 제시됐다. 부산대학교(총장 최재원)는 의생명융합공학부 김병수 교수 연구팀이 포항공대 기계공학과 조동우 교수 연구팀과의 공동연구로, 3D 바이오프린팅을 활용해 병리적 혈류 환경을 정밀하게 구현한 인공 뇌혈관 모델을 개발했다고 23일 밝혔다. ‘뇌혈관 협착’은 신경혈관 질환의 주요 원인으로, 협착 부위의 비정상적 혈류가 내피세포를 자극해 염증과 병변을 유발한다. 하지만 기존 실험 모델은 체외에서 이런 병리적 환경을 재현하기 어려워 질환 연구와 약물 평가에 한계가 있었다. [출처:중앙일보] https://www.joongang.co.kr/article/25353708 이에 연구팀은 뇌혈관 협착 부위를 모사해 정밀하게 프린팅하고, 그 내부에 내피세포를 배양해 실제와 유사한 환경을 형성했다. 협착 뇌혈관의 구조와 유체역학적 특성을 모사할 수 있도록 점탄성과 재형성력을 높인 ECM(세포외기질) 기반 하이브리드 바이오잉크를 개발하고, 내장형 3D 동축(同軸) 바이오프린팅 기술을 활용해 내벽, 외벽, 혈류 공간을 동시에 구현해 내경 250~500 ㎛(마이크로미터, 0.001㎜)의 협착 혈관 모델을 제작했다. 특히, 돼지 유래 혈관 탈세포화 ECM(vascular dECM)에 콜라겐과 알지네이트를 혼합한 하이브리드 바이오잉크를 개발해, 기계적 강도를 약 65배 향상시켰다. 기존의 ECM 단독 바이오잉크는 프린팅 후 수축 및 붕괴 문제가 있었으나, 콜라겐이 구조적 수축을 억제하고 알지네이트가 빠른 겔화를 유도함으로써 안정적인 혈관 내강을 유지할 수 있었다. 모델 제작 후에는 CFD(Computational Fluid Dynamics) 기반 시뮬레이션으로 협착 혈관 내 병리적 흐름 특성을 분석했다. 그 결과, 미세입자인 형광 마이크로비드를 이용한 실제 투과성 실험과 일치했으며, 협착 부위에서의 난류 발생과 재순환 영역이 실시간으로 시각화됐다. 제작된 혈관 구조 내에 인간 뇌혈관 내피세포(HBMEC)와 제대정맥 내피세포(HUVEC)를 배양한 결과, CD31, ZO-1, VE-cadherin 등 내피세포 접합 단백질이 고르게 발현됐으며, 분자량에 따른 투과성 차이를 나타내는 등 생리학적으로 기능성 있는 혈관 내피로 파악됐다. 구조뿐만 아니라 혈류에 따라 변하는 염증 반응까지 재현했다는 점이 주목된다. 협착 부위에서 혈류가 왜곡되고 압력이 달라지면서 염증성 접착분자인 ICAM-1과 VCAM-1의 발현이 각각 약 2.2배, 1.5배까지 높아졌는데, 이는 실제 동맥경화 등의 염증 반응과 유사한 결과다. 연구팀의 모델이 혈류 유도성 염증 반응을 정량적으로 재현할 수 있음을 보여준다. 김병수 부산대 교수는 “이번 연구는 병리적 혈류 환경을 체외에서 구현하고, 이에 따른 내피세포의 염증 반응까지 정량적으로 분석할 수 있는 새로운 플랫폼을 제시했다는 점에서 의의가 크다”며 “향후 혈관 질환의 기전 연구는 물론, 약물 반응 평가와 맞춤형 치료 전략 개발에도 폭넓게 활용될 수 있을 것”이라고 설명했다. 이번 연구는 과학기술정보통신부 재원의 한국연구재단 바이오의료기술개발사업과 우수신진연구사업, 산업통상자원부 알키미스트 프로젝트의 지원을 받았다. 부산대 의생명융합공학부 김병수 교수와 포항공대 기계공학부 조동우 교수가 공동 교신저자, 부산대 의생명융합공학부 최민주 석사졸업생(현 한국재료연구원 소속)과 포항공대 기계공학과 박원빈 박사(현 티센바이오팜 소속)가 공동 제1저자로 수행했다. 혈류역학 기반 뇌혈관 질환 모델링의 새로운 가능성을 제시한 이번 연구는 생체재료 및 조직공학 분야에서 권위 있는 국제 학술지 『어드밴스드 펑셔녈 머티리얼즈(Advanced Functional Materials』 6월 30일자에 게재됐다. [출처:중앙일보] https://www.joongang.co.kr/article/25353708

출처: 부산대, AI 기반 3D 레이저·초음파 영상 기술 개발 - 부산일보부산대 김민우 교수팀, 센서 없이도 움직임 추적하는 AI 기술로 미세혈관까지 입체 재구성AI가 초음파 스캔 경로 자동 계산해 의료 현장서 실시간 3D 정보 제공, 진단 돕는다부산대학교 연구진이 광음향(레이저) 및 초음파 영상 데이터를 AI(인공지능)를 활용해 MRI처럼 정밀한 3D 영상으로 바꾸는 기술을 개발했다.의료 환경에서 활용되는 초음파 장비의 한계를 극복한 해부학적 구조 분석으로 보다 정확하고 정밀한 진단이 가능할 뿐만 아니라 고가의 대형 장비가 필요한 MRI와 달리 별도의 위치 센서나 특수 장비 없이 소형 초음파 장비만으로 고해상도 3D 영상을 재구성할 수 있어 현장 활용성이 높을 것으로 기대된다.부산대학교(총장 최재원)는 의생명융합공학부 김민우 교수 연구팀이 광음향 및 초음파(PAUS, photoacoustic and ultrasound) 영상 기술을 결합해, AI를 기반으로 3D 해부학적 구조를 정밀하게 재구성하는 새로운 방법을 제시했다고 24일 밝혔다.요즘 광음향 및 초음파 장비에는 카메라의 파노라마 기능처럼 탐촉자를 움직이면서 넓은 2D 영상을 만들어내는 기술이 쓰이고 있다. 하지만, 탐촉자를 평면을 벗어난 방향으로 움직일 때, 이 여러 영상들을 이어 붙여서 3D 구조로 재구성하는 기술은 아직 상용화되지 않았다.이런 프리핸드(손으로 자유롭게 움직이는 방식의) 3D 초음파 영상 기술을 실제로 활용하려면, 탐촉자의 움직임을 추적할 수 있는 센서가 필요하다. 그런데 센서를 탐촉자에 부착하면 장비가 커지고 무거워 사용이 불편해지고, 다른 의료기기와의 간섭으로 센서의 정확도도 떨어지는 문제가 생긴다. 스캔할 수 있는 범위도 좁아 일반적인 진료 현장에서는 활용이 쉽지 않다. 이러한 제약들이 초음파 영상의 정확한 해석과 실용성을 떨어뜨리는 요인이 돼 왔다.이에, 부산대 연구팀은 ‘MoGLo-Net(Motion-based Global-Local Network)’이라는 인공지능 기반 모델을 통해, 복잡한 조직 구조를 가진 인체 내부를 자동으로 손쉽게 고품질 3차원으로 재구성할 수 있는 기술을 선보였다.연구팀 기술에서는 AI가 초음파 영상 간의 미세한 움직임을 정밀하게 분석해 탐촉자의 경로를 스스로 계산하고, 이를 기반으로 해부학적 구조를 입체적으로 구현한다. 별도의 외부 위치 센서 없이도 영상 간 움직임을 정밀하게 분석한 자율 스캔 방식으로 레이저와 초음파를 활용해 고해상도 3D 영상을 생성한 것이다.연구팀은 이 기술을 활용해 초음파와 레이저를 함께 사용하는 ‘광음향 영상’으로 아주 작은 혈관까지 3D로 보여주는 예시도 구현함으로써, 실제 임상 현장에서도 이 기술이 유용하게 쓰일 수 있음을 보였다.이러한 3D 재구성 기술은 의료진이 정확한 해부학적 구조를 실시간으로 파악함으로써 의료 진단 및 치료 계획을 수립하는 데 도움을 줄 수 있다. 특히, 프리핸드 3D 기술의 상용화도 가능해져, 혈관구조뿐만 아니라, 신경, 다양한 장기, 암조직과 같은 복잡한 영역의 3D 시각화로 확장해 진단의 정확도 향상이 기대된다.또한 이번에 개발된 기술은 MRI(Magnetic Resonance Imaging, 자기공명영상)처럼 인체 내부의 복잡한 해부학 구조를 3차원으로 정밀하게 보여줄 수 있다는 점에서도 주목된다. 고가의 대형 장비가 필요한 MRI와 달리, 이 기술은 별도의 위치 센서나 특수 장비 없이도 소형 초음파 장비만으로 고해상도 3D 영상을 자동으로, 그리고 실시간으로 재구성할 수 있다는 점에서 의료 현장에서의 활용성이 눈에 띈다.MRI에 비해 영상의 해상도나 조직 구분 능력 등 일부 제한이 있을 수 있지만, 상대적으로 저렴하고 간편한 장비로 3차원 고해상도 영상을 구현해 기존 영상 장비를 보완하는 실용적인 대안이 될 수 있을 전망이다. 특히, 진료실, 응급 현장, 수술실 등 다양한 의료 환경에서 보다 손쉽고 빠르게 정밀 진단을 지원할 수 있는 차세대 기술로의 발전 가능성이 주목된다.김민우 부산대 교수는 “초음파 영상은 그동안 사용자의 스캔 실력과 경험에 많이 의존해 왔다. 이번에 개발한 기술이 상용화된다면, 스캔된 모든 영역으로부터 정형화된 3D 구조를 제공할 수 있어 사용자의 숙련도에 덜 민감해지는 장점이 있다. 또한, 프리핸드 방식으로 광음향 3D 영상(레이저+초음파를 활용한 영상기법)을 확장한 첫 시도로, 이를 통해 프리핸드 광음향 기술의 임상 활용을 가속화할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.AI 기반 기술을 활용해 레이저와 초음파 자율 스캔으로 넓은 영역의 3D 구조를 정밀하게 재구성할 수 있는 가능성을 제시한 이번 연구는 부산대 의생명융합공학부 김민우 교수가 교신저자, 정보융합공학과 AI전공 이시열 박사과정생이 제1저자로 수행해, 국제 학술지 『IEEE Transactions on Medical Imaging』 6월 13일자에 게재됐다.논문 제목은 Enhancing Free-hand 3D Photoacoustic and Ultrasound Reconstruction using Deep Learning(딥러닝을 활용한 프리핸드 3차원 광음향 초음파 영상 복원)이다.해당 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단의 중견연구, 정보통신기획평가원의 인공지능융합혁신인재양성사업과 생성AI선도인재양성사업 지원을 받았다.

산학캡스톤 디자인 발표회 개최 - 일시 : 2025.06.20(금), 13:00 - - 장소 : 경암공학관 101호 및 1층 로비[관련 사진]

정보의생명공학대학 정보융합공학과 석사과정 손연경 학생(제1저자)과 박사과정 노다솜, 박경진, 허경영 학생(공동저자, 지도교수: 권선영)의 논문이 2025년 AAAI 학회에 채택되었다. AAAI(Association for the Advancement of Artificial Intelligence)는 전 세계 인공지능 분야 연구자들이 참여하는 권위 있는 국제 학술대회로, BK에서 최고 등급으로 인정받는 학회이다. 이 학회는 최신 기술 동향과 연구 성과를 공유하고 논의하는 중요한 장이다. 손연경 학생은 “MORE: Molecule Pretraining with Multi-Level Pretext Task”라는 주제로 논문을 발표하였다 손연경 석사과정생은 분자의 다양한 관점을 효과적으로 학습하기 위해, 지역적(local) 및 전역적(global) 수준, 2D 위상구조와 3D 공간구조, 그리고 저수준(low-level)과 고수준(high-level) 의미를 동시에 고려하는 다중 수준 분자 그래프 사전학습 모델인 Multi-level mOlecule gRaph prE-train (MORE)을 제안하였다. MORE는 분자의 다양한 구조와 의미 수준을 통합적으로 학습하는 사전학습 모델로, 분자 특성 예측의 정확도와 효율성을 크게 향상시킨다. 또한 사전학습된 모델의 망각 현상을 최소화해 안정적인 성능을 유지한다. 이를 바탕으로 신약 후보 물질 발굴, 독성 평가 등 다양한 분야에서 분자의 복잡한 특성을 정밀히 반영한 예측이 가능해져, 새로운 가능성을 열 것으로 기대된다. Poster - 논문 링크 : https://ojs.aaai.org/index.php/AAAI/article/view/34262

출처: 부산대, 유전자 가위 부작용 예측하는 맞춤형 도구 개발 - 부산일보DNA 자르고 고치는 ‘유전자 가위 기술’ 내 몸 맞춤 시대박정빈 교수팀, 웹 기반 개인 맞춤형 유전자 편집 오류 예방 기술 선보여표준 유전체 정보 더해 개인별 유전체 변이 고려해 분석 정확도 높여개인별 맞춤형 DNA 내비게이션의 탄생… “정밀 의료 앞당긴다”왼쪽부터 부산대 박정빈 교수, 아비요트 멜카무 메코넨(박사과정) 연구원, 성강(학사과정, 현 KAIST 석사과정) 연구원DNA를 특정 위치에서 자르고 고치는 첨단 기술인 ‘유전자 가위 기술’이 질병 치료와 작물 개량에 혁신을 가져오고 있는 가운데 부산대학교 연구팀이 개인별 DNA 차이를 고려해 유전자 가위의 부작용을 미리 예측하는 맞춤형 도구 개발에 성공했다. 이 기술로 환자별 맞춤 유전자 치료와 부작용 최소화가 가능한 정밀 의료 시대가 앞당겨질 것이라는 기대가 커지고 있다.부산대학교(총장 최재원) 의생명융합공학부 박정빈 교수 연구팀은 강원대학교 생명과학과 김혜란 교수와의 협업을 통해 개인별 유전체 변이를 고려해 유전자 가위의 정확한 작용 위치와 잠재적 부작용 위치를 예측하는 웹 기반 도구(Variant-aware Cas-OFFinder)를 개발했다고 19일 밝혔다.연구팀이 개발한 이 도구는 개인 유전체 데이터를 입력하면 맞춤형 DNA 지도를 만들고 이를 바탕으로 유전자 가위가 정확히 작동할 위치와 예상치 못한 부작용이 발생할 수 있는 위치를 알려준다. 기존 도구들이 표준 유전체만 분석해 개인차를 반영하지 못했던 한계를 극복한 것이다.이 도구는 유전자 가위가 잘못 작용할 수 있는 오프타겟을 찾아내기 위해, 표준 유전체 정보와 개인 맞춤형 유전체 정보를 함께 사용한다. 개인의 유전체 정보는 VCF 파일 형식으로 제공된다.오프타겟(off-target)은 유전자 가위가 원래 목표한 DNA 서열이 아닌 비의도적인 위치를 잘못 절단하거나 편집하는 현상이다.VCF(Variant Call Format) 파일은 개인의 유전체에서 표준 유전체와 다른 부분, 즉 유전적 변이를 담고 있는 파일이다. 각 개인의 유전자에서 어떤 부분이 다른지를 기록한 유전체 요약 파일이라고 보면 된다. 개발 도구는 이 VCF 파일을 분석에 활용해, 각 개인에게서만 나타나는 오프타겟 위험까지 예측할 수 있다는 것이 특징이다.연구팀은 이 도구의 성능을 검증하기 위해 인간 유전체와 고추 품종을 대상으로 테스트를 진행했다. 그 결과 개인별 DNA 차이에 따라 서로 다른 오프타겟 패턴이 나타나는 것을 확인했고, 기존 도구로는 발견할 수 없었던 고유한 오프타겟 위치를 식별하는 데 성공했다.이 도구는 557개 생물종과 40개 유전자 가위 유형을 지원해 인간 치료부터 작물 개량까지 폭넓게 활용 가능하다.또한 누구나 쉽게 접근할 수 있는 무료 웹 서비스로 제공되며 로그인 없이도 이용할 수 있다.박정빈 부산대 교수는 “이번에 개발한 도구는 마치 유전자 가위를 위한 ‘맞춤형 내비게이션’과 같다”며 “개인별 DNA 특성에 맞춰 안전한 위치를 안내해 유전자 치료의 부작용은 줄이고 효과는 높이는 맞춤형 정밀 의료 시대를 앞당길 것”이라고 설명했다. 부산대 의생명융합공학부 수학 중 연구에 참여한 공동 제1저자 아비요트 멜카무 메코넨(박사과정)과 성강(연구 당시 학사과정, 현 KAIST 석사과정) 연구원은 “우리가 개발한 기술이 개개인의 유전자를 교정하는 데 실질적인 도움이 가능한 도구로 활용될 수 있다는 점에 큰 보람을 느낀다”고 말했다.이번 연구는 농촌진흥청 신육종기술개발사업과 한국연구재단 중견연구자지원사업 및 바이오·의료기술개발사업, BK21 Four 한국동남권 4차산업혁명 리더 교육사업단의 지원을 받았으며 부산대 의생명융합공학부 박정빈 교수가 교신저자, 아비요트 멜카무 메코넨과 성강 연구원이 공동 제1저자, 강원대 김혜란 교수가 공동저자로 참여했다.개인 맞춤형 유전자 편집 기술의 정확도와 안전성을 획기적으로 높일 것으로 기대되는 이번 연구 성과는 해당 분야 최상위 국제 저명 학술지인 '핵산 연구(Nucleic Acids Research)' 온라인 5월 8일자에 게재됐다.논문 제목은 Variant-aware Cas-OFFinder: web-based in silico variant-aware potential off-target site identification for genome editing applications이다.연구팀이 개발한 유전자 가위 부작용을 예측하는 맞춤

정보의생명공학대학 AI전공 서민경, 성언승 학생 (지도교수: 김민우)이 '2025년 대한의용생체공학회 춘계학술대회'에서 수상했습니다. 서민경 학생은 "Deep Learning-based Airway Segmentation in Chest CT"에 관한 연구 구두발표로 최우수논문상을 수상했습니다. 성언승 학생은 "신경망 기반 리프팅 스킴과 개선된 합성곱 구조를 적용한 딥러닝 기반 병리 영상 압축"에 관한 연구 포스터발표로 최우수포스터상을 수상했습니다.

우리학부 22학번 이상민 학생(지도교수 정준수)이 지난 5/8-5/10 제주 롯데호텔에서 열린 열린 2025년 대한의용생체공학회 춘계학술대회에서 우수포스터 논문상을 수상했습니다.이상민 학생은 "유연한 웨어러블 센서와의 안정적인 인터페이스를 위한 액체금속 기반의 소프트 커넥터 모듈"을 발표하여 치열한 경쟁을 뚫고 우수포스터논문상을 수상하였습니다.대한의용생체공학회는 국내 최대의 의공학 관련 학회로서 1,000여 명의 산학연 참여자들이 의공학 전분야를 아우르는 연구결과를 발표하고 교류하는 행사입니다.

나노플라스틱에 노출되면 적혈구 생성이 감소한다는 연구결과가 발표됐다. 의생명융합공학부 정상화 교수와 융합의과학과 오창규 교수, 의학과 및 융합의과학과 김윤학 교수 연구팀은 미세플라스틱보다 최대 5,000배 작은 나노플라스틱*인 폴리스티렌 나노입자(PSNP)가 제브라피시** 배아의 적혈구 생성 과정에 미치는 영향을 단일세포 수준에서 분석해 PSNP가 적혈구 세포 분화에 미치는 독성 기전을 규명했다. * 나노플라스틱: 크기가 1㎛(마이크로미터, 1mm=1,000㎛=1,000,000nm) 이하인 플라스틱으로, 미세플라스틱(5mm 이하)보다 훨씬 작다. 주요 성분에 따라 폴리스티렌(PS, 단열재·용기), 폴리에틸렌(PE, 비닐·화장품), 폴리프로필렌(PP, 병뚜껑·의료기기) 나노입자(NP·Nanoparticles)로 나뉜다.** 제브라피시: 쉽고 빠르게 기를 수 있어 최근 동물실험에 많이 활용되는 열대민물고기. 인간과 유전자가 70% 동일하며, 90%는 해부생리학적 기능이 동일해 자연과학뿐만 아니라 의과학 동물모델로 널리 사용되고 있다.나노플라스틱이 면역세포에 미치는 영향은 지금까지 많은 연구가 이뤄져 왔으나, 적혈구에 미치는 영향에 관한 연구는 미흡했다. 이번 연구에서는 나노입자가 혈액세포에 미치는 독성 메커니즘을 단일세포 수준에서 규명해 환경 독성 연구 및 나노물질의 생체 안전성 평가에 기여할 것으로 기대된다. 특히 폴리스티렌 나노입자는 생체 내 축적 가능성이 높으며, 혈액 순환계에 미치는 영향이 큰 것으로 추정되고 있어 연구의 중요성이 부각된다.연구팀은 폴리스티렌 나노입자의 크기 및 물리화학적 특성을 동적 광산란(DLS) 및 푸리에 변환 적외선 분광법(FTIR)과 투과전자현미경(TEM)으로 분석해 20nm 크기의 구형 폴리스티렌임을 확인하고, 제브라피시 모델에서 폴리스티렌 나노입자(PSNP)의 생체 내 축적 및 초기 독성 평가를 실시했다. PSNP를 실제 환경에서 노출될 수 있는 농도인 0.1~10mg/L로 조절해 제브라피시에 노출시킨 후 적혈구 형성 및 배아 생존율을 분석한 결과, 고농도(10mg/L)에서 나노입자가 배아 조직에 축적됨을 알 수 있었다.10mg/L의 PSNP에 노출되더라도 제브라피시 배아의 생존율, 부화율, 전체적인 체형 변화 및 길이는 대조군과 유의한 차이를 보이지 않았으나, 심박수 상승이 관찰돼 나노입자가 배아의 초기 발달과정에 미세한 영향을 미칠 가능성이 제시됐다. 실제로 단일세포 전사체 서열분석*에서 PSNP 노출군의 적혈구 비율이 감소했으며, o-dianisidine 염색법으로 살펴본 제브라피시 배아에서의 적혈구 비율 또한 PSNP 노출군에서 감소했다.* 단일세포 전사체 서열분석: 개별 세포의 유전자 발현을 분석하는 기술. 전사체(Transcriptome)는 세포 안에서 발현되는 모든 RNA의 총합을 뜻한다.적혈구 세포군이 줄어드는 이유를 알아보기 위해 적혈구 그룹에서의 전사체 변화를 확인한 결과, 단백질 번역(translation)* 관련 유전자인 rps7(리보솜 단백질 유전자)의 발현이 감소하는 것을 관찰했다. 제브라피시 배아에서 rps7 유전자를 억제한 실험에서도 적혈구 수가 줄어들었다.* 단백질 번역(Translation): 세포가 유전정보를 이용해 단백질을 만드는 과정.연구팀은 적혈구 그룹을 세분화해 서브 클러스터링한 실험에서는 PSNP에 노출됐을 때 적혈구의 분화가 억제되는 것을 생명의료정보학 분석으로 검증했는데, 적혈구 전구세포(적혈구로 분화하기 전 미성숙한 세포) 단계의 비율이 증가하는 것으로 나타났다.【폴리스티렌 나노입자가 적혈구 생성을 방해하는 기전: 실험적 접근법】최종 산물인 적혈구의 상태가 정상인지 확인하고자 서브클러스터링을 시행해 최종 형태의 적혈구에서 산소 운반에 필수적인 분자인 헴(Heme)의 생합성 관련 유전자들이 억제되고 있음을 확인했다. 또한, 유전자 발현을 측정하는 RT-qPCR(Real-Time qPCR, 실시간 역전사 중합효소 연쇄반응)을 통해 제브라피시 배아에서 헴 합성의 주요한 효소인 alas2가 감소했고, 질량분석기를 이용한 대사체 분석 결과 제브라피시 배아에서 최종 산물인 헴의 양이 줄어드는 것을 관찰했다.기존 연구들이 나노플라스틱 입자의 면역독성 및 신경독성에 초점을 맞춘 것과 달리, 이번 연구에서는 적혈구 분화 과정 및 헴 합성에 관한 독성을 규명했다. 앞서 수행된 환경독성학 연구들이 표현형(생존률, 부화율, 몸길이, 돌연변이율, 운동성 등)을 바탕으로 연구를 진행했다면, 이번에 부산대는 의과대학(융합의과학과)과 정보의생명공학대학(의생명융합공학부)의 융합연구를 통해 단일세포 수준에서 전사체의 변화를 바탕으로 독성 연구를 진행했다.의생명융합공학부 정상화 교수팀은 폴리스티렌의 물성을 분석화학적 기법을 통해 동정했고, 융합의과학과김윤학 교수팀은 단일세포 전사체 서열분석으로 세포군별 유전자의 발현 차이를 발굴했다. 융합의과학과오창규 교수팀은 전체적인 연구의 방향성을 제시하고 동물실험을 통해 생명정보학적으로 연구 결과를 검증했다. 이번 연구를 위해 구축된 부산대 융합연구팀은 다양한 종류의 환경오염물질 및 신물질들이 인체 및 생명체에 미치는 영향에 관한 연구를 지속할 계획이다. 오창규 교수는 “이번 연구는 폴리스티렌 나노입자가 적혈구 생성에 미치는 영향을 단일세포 해상도로 분석해, 나노플라스틱이 혈액학적 변화를 유발할 수 있음을 규명했다. 연구 결과, 나노플라스틱이 혈액세포 분화 과정에서 번역을 억제하고 미성숙 적혈구를 축적시켜 빈혈 등의 혈액 장애를 유발할 가능성이 있음이 밝혀졌다”고 말했다. 이어 “단일세포 전사체 서열분석을 활용해 독성 메커니즘 규명 방식을 제시한 연구로, 향후 나노플라스틱 규제 강화 및 식품에 포함된 나노플라스틱의 안전 기준 마련에 과학적 근거를 제공하고, 나노물질의 생체 영향 평가 모델로 활용될 수 있을 것으로 전망된다. 또한 공중보건 및 독성학 연구를 확장해 나노플라스틱의 장기적 건강 영향을 평가하는 기초 자료로의 활용도 기대된다”고 밝혔다.이번 연구는 기초과학연구원·한국연구재단(NRF) 지원 사업 및 부산대 박사후 연구 프로그램과 한국의학연구소 지원으로, 의생명융합공학부 정상화 교수와 융합의과학과 오창규 교수, 의학과 및 융합의과학과 김윤학 교수가 공동 교신저자, 의학연구원 소속 권은정 박사후연구원, 융합의과학과 성현미 석사과정생이 공동 제1저자로 수행했다.해당 논문은 동물학 분야의 국제 학술지 『Zoological Research』 1월 18일자에 게재됐다.- 논문 제목: Deciphering the toxic effects of polystyrene nanoparticles on erythropoiesis at single-cell resolution(단일세포 분석을 통한 폴리스티렌 나노입자의 적혈구 생성 독성 규명)- 논문 링크: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39846194 * 상단 연구진 사진: 왼쪽부터 뒷줄 오창규 교수, 김윤학 교수, 정상화 교수, 권은정 박사후연구원, 성현미 석사과정생.[Abstract]Research Background and PurposeWith increasing concerns regarding nanoplastic pollution, there is an urgent need to understand its biological impacts, particularly on hematopoiesis. While previous studies have focused on immune and neural toxicity, the effects of nanoplastics on erythropoiesis (red blood cell formation) remain largely unexplored. This study investigates the toxicity of polystyrene nanoparticles (PSNPs) on erythropoiesis using single-cell RNA sequencing (scRNA-seq) to provide an in-depth analysis of their impact on red blood cell differentiation and function.Key Findings· Characterization of Polystyrene Nanoparticles (PSNPs) DLS (Dynamic Light Scattering) and TEM (Transmission Electron Microscopy) confirmed that PSNPs (~20 nm) exhibited a uniform size and shape, while FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) analysis identified surface modifications and possible oxidation that may influence their bioactivity.· Impact of PSNPs on Erythropoiesis (Single-Cell RNA Sequencing Analysis) PSNP exposure resulted in a decreased proportion of mature red blood cells (RBCs), and rps7, a ribosomal protein gene, showed reduced expression, indicating translation inhibition in erythroid cells.Pseudotime trajectory analysis revealed a blockage in RBC differentiation, with immature erythrocytes failing to transition into mature RBCs, and an increased fraction of CMP-like progenitor cells, suggesting delayed differentiation.· Validation of Erythropoietic Disruption (Functional Assays) O-dianisidine staining demonstrated a significant reduction in hemoglobin synthesis following PSNP exposure, while qRT-PCR and in situ hybridization confirmed increased gata1a expression, indicating erythroid immaturity and differentiation arrest, and LC-MS/MS metabolomic analysis revealed a marked decrease in heme biosynthesis with downregulation of key genes (alas2, urod, hmbs).Significance and Impact This study provides the first single-cell resolution analysis of nanoplastic-induced erythropoietic toxicity, highlighting translation inhibition, differentiation failure, and heme synthesis disruption as key mechanisms. These findings emphasize the potential hazards of environmental nanoplastics on vertebrate hematopoiesis and suggest the necessity for safety evaluation in nanomaterial applications. Through collaboration among multiple research teams at Pusan National University, this study integrates advanced single-cell transcriptomics, zebrafish models, and metabolomics to comprehensively evaluate PSNP toxicity in erythropoiesis. The results provide a valuable foundation for future studies on nanotoxicity and its implications in environmental and biomedical sciences.- Authors (Pusan National University)· First authors: Eun Jung Kwon (Medical Research Institute), Hyeon Mi Sung (Department of Convergence Medical Sciences)· Corresponding authors: Sanghwa Jeong (School of Biomedical Convergence Engineering), Chang-Kyu Oh (Department of Biochemistry, School of Medicine), Yun Hak Kim (Department of Anatomy, School of Medicine)- Title of original paper: Deciphering the toxic effects of polystyrene nanoparticles on erythropoiesis at single-cell resolution- Journal: Zoological Research- Web link: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39846194

의생명융합공학부 이환희 교수·도시공학과 강정은 교수 선정…5년간 총 13억 원 지원선제적·능동적 기후변화 대응 정책 수립 지원 위한 보건학·공학 융합 추진기후변화 대응 환경유해인자 모니터링 및 IoT 기반 취약계층 보호 맞춤형 알람 제공부산대학교(총장 최재원)는 환경부의 '기후변화 대응 환경보건센터'에 지정됐다고 26일 밝혔다.정부는 환경유해인자로 인한 건강피해의 조사·연구와 예방·교육을 위해 2007년부터 전국 국·공립 연구기관과 대학, 국·공립병원 등을 대상으로 ‘환경보건센터’를 지정·운영하고 있다.올해는 부산대를 포함해 전국에서 4개 기관이 지정됐으며 대학으로는 부산대가 유일하게 선정됐다.부산대는 이번 사업을 통해 △기후변화 대응 환경보건 정책 수립을 위한 근거 제공 △환경유해인자 현황 파악을 토대로 한 환경보건 격차 및 취약성 평가체계 마련 △디지털 환경보건 시스템을 통한 환경보건 취약계층 모니터링 및 환경영향 피해 예방 △지자체 및 시민 주도의 체감형 기후 및 환경보건 교육 △국가·지자체 단위 기후 및 환경보건 정책 지원 △데이터 허브로서 환경보건센터 간 데이터 공유 체계 구축 등을 수행할 계획이다.이에 따라 기후변화로 인한 환경유해인자를 파악하고 빅데이터와 AI(인공지능) 기반 위험도 및 취약성 평가체계를 구축하게 된다. 또한 웨어러블 및 IoT(사물인터넷) 기기 등을 활용한 예방 및 알람 서비스를 제공하고 디지털 소외지역과 환경보건 취약계층을 위한 오프라인 교육 및 환경보건 정보 제공 등을 수행할 방침이다.이환희 의생명융합공학부 교수는 “이번 기후변화 대응 환경보건센터는 지역 및 전국을 모두 다루는 기후변화 대응 환경보건 대응체계 구축에 정책적 지원을 선도할 것"이라며 "기후변화로 인한 환경유해인자의 건강 영향을 최소화하는 것을 주요 목적으로 운영한다”며 “AI-빅데이터를 기반으로 한 선제적 기후변화 대응 프로세스를 구축하고 향후 디지털 기반 기후변화 환경보건 전략을 선도해 나갈 계획”이라고 말했다.부산대 의생명융합공학부 이환희(센터장) 교수와 도시공학과 강정은(부센터장) 교수는 ‘선제적-능동적 기후변화 대응 정책 수립 지원을 위한 보건학과 공학의 융합’을 주요 기획으로 ‘기후변화 대응 환경보건센터’에 선정돼 2029년까지 5년간 연 2.6억 원씩 총 13억 원의 국고보조금을 지원받게 됐다. 센터는 부산대 양산캠퍼스 경암공학관에 위치할 예정이다.[출처: 부산대, 환경부 `기후변화 대응 환경보건센터` 선정 - 부산일보]