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장내 미생물 빅데이터 '메타펀'으로 쉽고 빠르게 분석

메타유전체 빅데이터 기능 분석 표준화‧최적화 파이프라인 개발 실시간 데이터 해석과 시각화 지원하는 4개의 대화형 모듈 오픈소스로 비전문가도 코딩 기술 없이 결과 이해 연세대학교 김지현 교수 연구팀, 경상국립대학교 권순경 교수 공동 연구

장내 미생물 빅데이터 '메타펀'으로 쉽고 빠르게 분석

장내 미생물 등의 메타유전체* 빅데이터를 쉽고 빠르게 분석할 수 있는 도구가 개발돼 마이크로바이옴** 연구 문턱이 낮아질 전망이다. * 메타유전체(metagenome): 토양, 바다, 사람의 장 등 특정 환경에 있는 모든 미생물의 유전체 총합 ** 마이크로바이옴(microbiome): 특정 환경에 서식하는 미생물군집과 메타유전체 및 생산되는 생체물질 전체 한국연구재단(이사장 홍원화)은 연세대학교 김지현 교수 연구팀이 경상국립대학교 권순경 교수 등과의 공동연구를 통해 대용량 메타유전체 정보 기능 분석을 ▲(왼쪽부터) 정유숙 (주)쎌바이오텍 이사, 권순경 경상국립대 교수, 이현권 연세대 박사후연구원, 김지현 연세대 교수, 윤재경 연세대 연구교수, 송주연 연세대 연구교수 표준화‧최적화한 통합 파이프라인*인 `메타펀(metaFun)**'을 개발했다고 26일 밝혔다. * 파이프라인: 데이터 분석의 전 과정을 효율적으로 처리하기 위해 알고리듬 등 분석 도구와 공정을 순차적으로 연결한 체계 ** 메타펀(metaFun)은 오픈소스로 공개돼 전 세계 연구자들이 자유롭게 사용하고 개선할 수 있으며 한 번의 설치만으로 바로 활용 가능 인체 마이크로바이옴은 우리 몸속에 사는 수많은 미생물의 집합으로 최근 장내 미생물이 비만, 당뇨 등 대사질환과 면역질환, 암 및 뇌신경질환, 정신질환 등과 깊은 관련이 있다는 연구 결과가 잇따라 보고되고 있다. 이러한 미생물군집의 구조와 기능을 들여다볼 수 있는 메타유전체 분석 기술은 배양이 어려운 미생물을 포함한 전체 미생물의 유전정보를 분석할 수 있어 마이크로바이옴 연구의 핵심 기술로 자리 잡았다. 하지만 분석 과정이 매우 복잡하고 사용하는 프로그램이나 설정값에 따라 결과가 크게 달라지는 문제가 있었다. 프로그램 사용 및 코딩에 익숙하지 않은 임상‧생물학 연구자들은 분석에 어려움을 겪어 왔으며, 연구 결과를 비교‧재현하는 데도 한계가 있었다. 연구진은 이를 해결하기 위해 메타유전체 분석 전 과정에 대해 표준화하고 최적화한 데이터 해석 환경을 제공하는 분석 도구를 설계했다. 먼저 인체 장내, 식물 뿌리 토양, 해양 등 다양한 환경의 메타유전체 데이터를 활용한 대규모 테스트를 통해 최적의 분석 조건을 도출했다. 또한 서로 다른 컴퓨터 분석 환경에서도 같은 결과를 얻을 수 있도록 최신 워크플로우 관리 기술*과 컨테이너 기술**을 적용했다. * 워크플로우 관리 기술: 데이터 분석에서 여러 단계의 컴퓨터 작업이 끊김없이 수행되도록 관리 ** 컨테이너 기술: 소프트웨어를 실행하는 데 필요한 모든 요소를 하나의 패키지로 묶어 어떤 환경에서도 동일하게 작동하도록 만드는 가상화 기술 이렇게 개발한 메타유전체 통합 분석 파이프라인 메타펀(metaFun)은 염기서열 데이터의 품질 검사부터 미생물 종류 분석, 기능 분석, 균주 수준의 세밀한 분석, 유전체 조립과 분류, 유전체 품질 평가, 비교유전체학 분석에 이르는 총 7개의 분석 단계를 효율적으로 수행한다. 또한 분석 결과를 활용해 실시간 데이터 해석과 시각화를 지원하는 4개의 대화형 모듈을 오픈소스로 제공해 비전문가도 코딩 기술 없이 결과를 이해할 수 있도록 했다. 논문의 제1저자인 이현권 박사는 "대장암 환자와 건강인의 장내 미생물 데이터를 이용해 메타펀(metaFun)의 성능을 검증, 미생물 간의 관계를 살펴보는 분석에서 환자군과 건강인 간의 뚜렷한 차이를 확인해 실제 연구에 활용 가능한 도구임을 입증했다.”고 밝혔다. 그리고 김지현 교수는 "개별 미생물 종류의 변화부터 군집 간 상호작용 네트워크, 나아가 균주 수준의 미세다양성까지 다층적으로 분석할 수 있어, 마이크로바이옴과 질병의 연관성, 환경에서의 역할 등을 보다 입체적으로 규명할 수 있을 것”이라고 설명했다. 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 바이오‧의료기술개발사업 및 중견연구사업 등의 지원을 받아 수행된 이번 연구의 성과는 미생물학 및 마이크로바이옴 연구 분야의 저명 국제학술지인 `장내 미생물(Gut Microbes)'에 1월 13일 온라인 게재됐다. (그림 1) metaFun 메타유전체 빅데이터 기능 분석 파이프라인의 개발 모식도 (그림 2) metaFun의 7개 분석 모듈 중 4개의 대화형 시각화 모듈 개요도

‘악력’으로 치아 상실 위험 규명

구강·전신 건강 연결 세계 최초 입증 단순 체중이나 BMI 보정 상대악력보다 허리둘레 반영한 상대악력 치아 상실 위험 가장 정확하게 예측 전남대학교 치의학전문대학원 예방치과학교실 김윤진 석사과정생

‘악력’으로 치아 상실 위험 규명

치아 상실을 근감소와 중심성 비만, 노쇠로 이어지는 전신 건강 악화의 신호로 해석할 수 있는 과학적 근거가 전남대학교 연구진에 의해 제시됐다. 전남대학교 치의학전문대학원 예방치과학교실 석사 2학기 김윤진 학생이 주도한 연구 논문이 치의학 분야 최상위 국제학술지인 Journal of Oral Rehabilitation(JCR Dentistry 분야 상위 8.3%) 최신호에 게재되며 학계의 주목을 받고 있다. 15일 전남대학교 치의학전문대학원 예방치과학교실에 따르면, 김윤진 학생은 ‘손아귀 힘(악력)’과 ‘치아 상실’의 연관성을 분석한 이번 연구를 통해, 구강 건강이 ▲ 김 윤진 석사과정생 중·노년기 전반적 건강 취약성을 가늠하는 핵심 지표가 될 수 있음을 규명했다. 정기호 교수 연구팀은 2014년부터 2023년까지 국민건강영양조사(KNHANES)에 참여한 성인 52,206명의 데이터를 정밀 분석했다. 연구팀은 기존 체중이나 BMI를 기준으로 한 상대악력 지표의 한계를 보완하기 위해, 허리둘레 등 다양한 신체 계측 지표를 반영한 ‘수정 상대악력’ 개념을 도입하고, 이를 치아 상실과의 연관성 평가에 세계 최초로 적용했다. 분석 결과, 단순 체중이나 BMI를 보정한 상대악력보다 허리둘레를 반영한 상대악력이 치아 상실 위험을 가장 정확하게 예측하는 것으로 나타났다. 또한 허리둘레-키 비율 등 다른 중심성 비만 지표를 활용한 악력 지수 역시 높은 예측력을 보였다. 정기호 교수는 “악력 저하와 중심성 비만은 중·노년층 건강 악화의 핵심 신호”라며, “이번 연구는 복잡한 검사 장비 없이도 간단한 악력과 허리둘레 측정만으로 구강 건강 고위험군을 선별할 수 있는 과학적 근거를 마련했다는 점에서 의미가 크다”고 설명했다. 연구팀은 이번 성과를 바탕으로, 앞으로 다양한 상대악력 지수와 대사질환·노쇠 등 전신 건강 요인, 그리고 구강 건강 간의 상호 연관성을 규명하는 후속 연구를 지속적으로 이어갈 계획이다.

기억이 떠오르지 않는 이유, 기억 세포 간 ‘연결’에서 찾아

‘엔그램 세포’ 간 시냅스 연결 강화가 기억 회상의 핵심 입증 단백질 합성 억제 실험으로 시냅스 강화 차단 시 공포기억 회상 감소 확인 기초과학연구원(IBS) 기억 및 교세포 연구단 강봉균 단장 연구팀

기억이 떠오르지 않는 이유, 기억 세포 간 ‘연결’에서 찾아

그리스어에 어원을 둔 ‘엔그램(engram)’은 뇌 속에 새긴 기억의 흔적을 뜻하며, 신경과학에서는 기억을 담당하는 세포를 ‘엔그램 세포’라고 한다. 특정 경험을 할 때 활성화된 일부 신경세포 집단이 엔그램 세포로 기능하며, 기억을 저장하고 회상하는 데 관여한다고 알려져 있다. 그러나 실제 기억을 회상하는 데에는 엔그램 세포 자체만으론 충분하지 않다. 기초과학연구원(IBS, 원장 직무대행 김영덕) 기억 및 교세포 연구단 강봉균 단장 연구팀은 엔그램 세포뿐만 아니라 이 세포들 사이에 형성되는 시냅스의 수와 구조적 변화가 기억을 회상하는 데 결정적인 역할을 한다는 사실을 실험적으로 밝혀냈다. ▲(왼쪽부터)강 봉균 단장, 홍 일강 박사후연구원, 김 연준 박사후연구원 특정 경험에 대한 학습이 일어나면 엔그램 세포들 간의 시냅스(synapse) 연결에 변화가 나타난다. 시냅스의 수(밀도)가 증가하고 개별 시냅스를 이루는 돌기(spine) 구조의 크기도 함께 커진다. 이 돌기는 신경세포 가지 끝에 형성된 구조로, 돌기의 머리 부분이 커질수록 시냅스 연결이 구조적으로 강화된 상태를 의미한다. 그러나 이러한 시냅스의 변화가 기억이 실제로 회상되는 과정에서 어떤 역할을 하는지 명확하게 밝혀지지 않았다. 연구진은 학습 후 나타나는 시냅스 변화를 확인하기 위해, 공포 기억과 밀접하게 관련된 복측 해마(ventral CA1)와 기저 편도체(basal amygdala)를 연결하는 뇌 회로를 분석했다. 연구진은 생쥐에게 특정 환경을 불쾌한 자극과 연결해 공포기억을 형성하는 공포 조건화 실험을 수행한 뒤 공포 기억 학습 전후 뇌 회로에서 나타나는 시냅스 변화를 관찰했다. 이 과정에서 엔그램 세포에서 유래한 시냅스와 그렇지 않은 시냅스를 구분해 고해상도로 시각화하고 정량적으로 분석했다. 공포 학습 이후 나타나는 시냅스 변화는 전체 시냅스에서 무작위적으로 일어나지 않고, 엔그램 세포들 사이를 잇는 시냅스에서만 선택적으로 나타났다. 학습 이후 엔그램 시냅스의 수는 대조군에 비해 현저하게 증가했으며, 개별 시냅스를 이루는 돌기 구조의 크기도 함께 커졌다. 반면 엔그램 세포와 비(非)엔그램 세포 사이의 시냅스에서는 이러한 변화가 거의 관찰되지 않았다. 이어 연구진은 시냅스 변화가 실제로 기억 회상에 어떤 영향을 미치는지 확인하고자, 학습 직후 단백질 합성 억제제를 투여해 시냅스 변화를 억제하는 실험을 수행했다. 단백질 합성을 한 차례 억제한 경우에는 엔그램 시냅스의 구조적 크기 증가는 대부분 억제됐으나, 시냅스의 수 증가는 상당 부분 유지됐다. 반면 6시간에 걸쳐 반복적으로 억제한 경우에는 시냅스의 크기와 수 증가가 모두 차단돼, 학습 이후 관찰되던 시냅스 변화가 거의 나타나지 않았다. 이러한 차이는 생쥐의 기억 회상 행동에서도 그대로 나타났다. 공포를 학습한 생쥐는 같은 환경에 다시 노출되면 기억이 떠올라 몸이 얼어붙는 행동을 보인다. 단백질 합성을 한 차례 억제한 조건에서는 이러한 회상 반응이 감소했지만, 엔그램 세포를 직접 자극해 기억을 강제로 재활성화했을 때에는 회상 반응이 유지됐다. 반면 시냅스 변화 자체가 차단된 조건에서는 자연적인 회상 반응뿐 아니라 인위적으로 유도한 회상 반응까지 현저히 감소했다. 이는 기억을 저장한 엔그램 세포가 형성되더라도, 세포들을 잇는 충분한 시냅스 연결이 형성되지 않으면 기억이 행동 수준에서 회상되지 않을 수 있음을 보여준다. 강봉균 단장은 “엔그램 세포가 기억을 저장한다는 사실에 비해, 그 기억이 실제로 회상되기 위해 어떤 조건이 필요한지는 명확하지 않았다”라며, “이번 연구는 기억 회상이 세포 간 시냅스 연결 상태에 의해 결정될 수 있음을 보여줌으로써, 기억 회상 실패나 기억장애와 같은 현상을 이해하는 데 중요한 단서를 제공한다”라고 말했다. 이번 연구 결과는 국제학술지 ‘미국국립과학원회보(Proceedings of the National Academy of Sciences, PNAS)’에 1월 12일 게재됐다. [그림1] 연구 핵심 내용 요약 모식도 [그림2] 학습 이후 단백질 억제제 투여 방식에 따른 시냅스 변화 사진

항 염증 인자 SLIT2 기반 독성 간손상 치료법 제시’

SLIT2 단백질과 SP5 펩타이드, 간손상 발생 24시간 이후 투여에도 치료 효과 유지 독성 간손상에서 SLIT2/ROBO4 신호축' 산화스트레스와 염증 동시 조절의 핵심 보호기전 규명 아주대병원 인플라메이징연구센터 박태준 교수팀,

항 염증 인자 SLIT2 기반 독성 간손상 치료법 제시’

아주대병원 노화중개연구센터 박태준 교수팀(종양혈액내과 최용원 교수, 인플라메이징 연구센터 김영화 교수, 최재호 교수)은 약물 및 독성 물질로 유발되는 급성·아급성 간손상에서 SLIT2/ROBO4 신호축이 간세포를 보호하는 핵심 기전임을 규명하고, 이를 기반으로 기존 치료제의 시간적 한계를 극복할 수 있는 새로운 치료 전략을 제시했다. 약물 유발 간손상은 급성 간염의 약 10%, 급성 간부전의 최대 50%를 차지하지만, 원인 약물 중단과 항산화제인 N-아세틸시스테인(NAC) 투여가 임상 현장에서 이뤄지고 있다, 하지만 NAC의 효과는 간 손상 발생 12시간 이후에는 그 효과가 급격히 감소하는 한계가 있어서 보다 나은 치료 법이 필요한 것이 현실이다. 연구팀은 아세트아미노펜(APAP), 티오아세트아미드(TAA), 담관결찰(BDL) 등 다양한 간손상 동물모델과 독성 간질환 환자 혈청 분석을 통해, SLIT2 단백질이 간손상 시 중요한 역할을 한다는 사실을 확인했다. 추가 분석 결과, SLIT2 단백질은 간세포에서 ROBO4 수용체와 결합해 NF-κB 신호를 억제하고, 독성 대사 과정에서 핵심적인 역할을 하는 CYP2E1 발현을 낮춤으로써 산화스트레스(ROS)와 염증 반응을 동시에 감소시키는 것을 규명했다. 연구팀은 SLIT2 단백질의 임상 적용 가능성을 높이기 위해, ROBO4 결합 부위를 기반으로 한 SLIT2 유래 펩타이드(SP5)를 세계 최초로 개발했다. 해당 펩타이드는 염증 억제 및 간세포 괴사 감소 효과를 통해 전체 SLIT2 단백질과 유사한 간보호 효과를 나타냈다. 특히 주목할 점은 SLIT2 단백질과 SP5 펩타이드 모두 간손상 발생 24시간 이후에 투여하더라도 치료 효과를 상당히 유지했다는 점이다. 이는 기존 NAC 치료가 효과를 보이지 못하는 시점에 투여하더라도 임상적으로 간손상을 완화할 수 있음을 의미하며, 흔히 발생하는 아세트아미노펜 독성도 억제 할 수 있음을 의미한다. 연구팀은 “이번 연구는 독성 간손상에서 SLIT2/ROBO4 신호축이 산화스트레스와 염증을 동시에 조절하는 핵심 보호기전임을 규명한 데 의의가 있다”며 “특히 간손상 이후에도 치료 효과를 보인다는 점에서, 임상 현장에서 적용 가능한 새로운 치료 패러다임으로 발전할 가능성이 크다”고 밝혔다. 또한, “ROBO4 특이적 펩타이드 전략은 기존 단백질 치료의 한계를 보완할 수 있는 접근으로, 향후 다양한 간 염증성 질환으로 확장될 수 있을 것”이라고 설명했다. 이번 연구 결과는 ‘SLIT2 as a Key Regulator and Therapeutic Target in Liver Injury (독성 간손상에서 SLIT2의 보호 기전과 치료 표적 가능성)’ 라는 제목으로 국제학술지 Molecular Therapy (IF=12)에 2026년 1월 온라인에 게재되었다.



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유방암 항암치료, 재발률 낮추고 치료효과 높이는 계획적 치료 전략
유방암 환자가 항암치료를 권유 받으면 ‘수술도 못 하는 최악의 상황인가?’라고 생각하기 쉽다. 하지만 오늘날 유방암 치료에서 항암치료는 더 이상 마지막 선택지가 아니다. 수술 효과를 높이고 재발 가능성을 줄이기 위해 계획적으로 시행되는 치료 전략이다. 수술 전 항암으로 치료효과 높여 환자의 생존율 우선적으로 고려해야 최근 건강검진 활성화로 유방암 환자의 약 90%는 수술을 고려할 수 있는 병기로 진단된다. 하지만 비교적 초기 단계로 진단되더라도 수술만으로 암을 완전히 제거하는 데 한계가 있다. ▲경희대병원 종양혈액내과 백선경 교수 경희대병원 종양혈액내과 백선경 교수는 “과거에는 수술 후 보조화학요법을 주로 시행해왔지만, 최근에는 항암제에 대한 반응을 확인하고 예후를 예측하며, 수술 범위를 줄이는 데 도움이 되는 수술 전 선행화학요법 시행이 증가하고 있다”며 “수술 전·후 시행하는 항암치료는 수술의 보조적 치료로 미세암을 제거해 전신 재발을 줄이는 데 중요한 역할을 한다”고 말했다. 유방암의 항암화학요법은 기본적으로 3주 간격으로 4회, 3개월 간 시행한다.단, 림프절 양성이나 종양의 크기가 크다면 재발의 위험이 높기 때문에 4번의 항암제를 추가로 투약해 약

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약가 인하 노조도 반발' 전면 재검토 촉구
‘산업 발전을 위한 약가제도 개편 비상대책위원회’(공동위원장 노연홍·윤웅섭, 이하 비대위)는 22일 경기도 화성시 향남읍에 위치한 한국제약협동조합 회의실에서 ‘정부 약가 개편안 관련 현장 간담회’를 개최했다. 이번 간담회는 비대위와 향남제약공단 노사가 대규모 약가 인하를 담은 정부의 약가제도 개편안이 산업과 의약품 생산 현장에 미칠 위험성과 파장을 점검하고, 정책 재검토를 촉구하기 위해 마련됐다. 이날 행사에는 비대위 위원단장을 비롯해 한국노총 화학노련 의약‧화장품 분과 노조위원장단, 향남제약공단 입주기업 대표 및 공장장, 취재진 등 약 80명이 참석했다. ▲‘정부 약가 개편안 관련 현장 간담회’ 전경 노연홍 비대위 공동위원장은 "산업 현장의 목소리를 외면한 산업 정책은 결코 성공할 수 없다"며 "정부는 일방적인 약가 인하 정책 추진이 아니라 산업과 노동 그리고 국민 모두를 위한 합리적이고 지속 가능한 대안 마련에 나서주시길 강력히 요청드린다"고 밝혔다. 이장훈 한국노총 화학노련 의약‧화장품분과 의장은 “제약산업은 국민의 생명과 건강을 지키는 필수 산업이며, 그 현장에서 땀 흘리는 노동자들의 일자리는 곧 국민 건강권과 직결된다”며 “약가 제도 개편을 전면 재

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