1. 연구 목표

○ 본 과제는 궁극적으로 질환 맞춤형 줄기세포 유래 엑소좀 치료제의 임상적용 및 상용화를 위한 
GMP 대량생산용 3차원 줄기세포 배양 기술 개발을 목표로 함 

○ 본 과제 내용은 선행연구에서 개발된 1) 줄기세포 유래 엑소좀 고효율 증폭 생산 기술, 2) 엑소좀 
치료인자 조절 기술들을 고도화하기 위해 microfluidics 기술 및 3D bioreactor 배양 기법을 도입함으
로써, 질환 맞춤형 엑소좀 치료제의 고효율 생물공정 플랫폼 기술을 개발하고자 함

2. 수행기간

3. 연구 내용

○ Microfluidics 기술 기반 물성조절 된 hydrogel-줄기세포 마이크로 캡슐 대량 자동화 생산 
▶ 다양한 microfabrication 기술들을 활용하여 본 과제수행에 최적화된 waterin-oil emulsion microfluidic chip을 제작할 예정이며, GelMA-UV 가교 기술 등을 고도화하여 microfluidic chip 내 고속 대량 가교되는 hydrogel-microdroplet의 물성
을 조절할 것임 
▶ 또한, 제작된 microfluidic chip에서 대량 encapsulation된 줄기세포의 특질 및 배양 
후 수득된 엑소좀을 hydrogel 물성 별 비교 분석하여 타겟 질환을 선별할 것임 

○ 치료 효능이 조절된 엑소좀 치료제 대량 생산 바이오리액터 생물공정 구축 
▶ 상기 기술들을 통해 대량 encapsulation된 줄기세포들을 안정적으로 장기간 3차원 배
양하며 분비된 엑소좀을 포함한 배양액을 지속적으로 모으기 위한 가장 효율적인 플랫폼은 
bioreactor system임 
▶ rotating wall vessel (RWV) bioreactor system 기술을 최적화하여 물성조절 된 microdroplet hydrogel에 encapsulation
된 줄기세포의 3차원 대량 배양 플랫폼을 구축할 예정임 
▶ 이를 통해 궁극적으로 치료 효능이 조절된 엑소좀 치료제 대량 자동화 생산 생물공정을 개발할 것
임

4. 기대효과

현재 세계적으로 엑소좀의 생물학적 발생/치료 기전 및 고순도 분리공정 개발 분야의 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 점차 견고해지는 과학적 근거 기반 하에 다양한 임상시험들이 수행되고 있고 엑소좀의 응용 치료 시장을 선점하기 위한 다양한 헬스케어 산업의 투자/창업 활동이 활발히 진행되고 있다. 이러한 글로벌 시장 상황에 빠르게 대처하기 위해 국가적으로 줄기세포 유래 엑소좀 치료제 개발 연구에 집중 투자함과 동시에 산업화를 위한 고품질 엑소좀 치료제 양산 기술을 확보할 필요가 있으며, 추후 이 연구가 발전하여 성과를 이루어 낸다면 본 연구에서 개발되는 엑소좀 치료제 대용량 생물공정 핵심기술들이 이를 위한 밑거름이 될 것이라고 확신한다. 재생치료법으로서 많은 장점을 가지고 있는 엑소좀 치료제의 임상적용 및 상용화가 실현된다면, 기 조성된 줄기세포 치료 시장을 넘어 빠르게 성장하고 있는 줄기세포 치료재생효능을 요구하는 cosmetics 산업 또는 국민 삶의 질 향상에 관련된 다양한 헬스케어산업에 큰 기여를 할 수 있을 것이라 사료된다.