고려대학교(총장 김동원) 기계공학부 겸 KU-KIST 융합대학원 정석 교수 연구팀이 빛을 이용해 세포의 죽음을 조절하는 새로운 기술을 개발했다. 이번 연구는 신경세포가 과하게 사멸해 발생하는 알츠하이머병, 파킨슨병 등 퇴행성 질환의 새로운 치료 전략으로 주목받고 있다. 이번 성과는 국제 학술지 ‘Experimental & Molecular Medicine(IF=12.9)’ 온라인에 지난 12월 26일 게재됐다. 연구팀은 세포 사멸을 유도하는 핵심 단백질인 BAX의 작동 방식을 빛으로 제어하는 데 성공했다. 광유전학 기법을 활용해 BAX의 기능을 억제함으로써, 불필요한 세포 사멸을 막고 세포 생존을 유지할 수 있음을 ▲ 고려대 이다인 박사(제1저자), 실험적으로 입증했다. 기계공학부 정석 교수(교신저자, 오른쪽) *광유전학: 빛으로 생체 조직의 세포들을 조절할 수 있는 생물학적 기술 이를 위해 연구팀은 파란 빛에 반응하는 단백질 CRY2에 BAX 단백질을 결합하고, CRY2와 빛에 의해 결합하는 단백질 CIB1에는 미토콘드리아 외막 단백질인 TOMM20을 더했다. 이러한 구조를 통해 빛을 비추는 것만으로 BAX 단백질이 미토콘드리아로 이동하는 과정을 정
인공관절 수술 후 발생하는 감염은 정형외과 분야에서 치료가 가장 까다로운 합병증 중 하나로 꼽힌다. 항생제 치료에 잘 반응하지 않는 이유는 세균이 인공삽입물 표면에 형성하는 ‘바이오필름’ 때문이다. 이 막 구조는 세균을 외부 환경으로부터 보호해 일단 형성되면 약물 치료만으로는 제거가 어렵다. 이와 같은 치료의 한계 속에서 화순전남대병원 정형외과 박경순·이찬영 교수와 Wan Le 연구원으로 구성된 고관절팀은 병원에서 이미 사용 중인 소독제를 병용하는 방식만으로도 인공관절에 형성된 세균막을 보다 효과적으로 제거할 수 있다는 점을 실험을 통해 확인했다. ▲(왼쪽부터) 박경순 교수. 이찬영 교수, Wan Le 연구원. 이번 연구는 인공관절을 제거하지 않고도 감염을 치료할 수 있는 새로운 치료 전략의 가능성을 제시했다. 연구팀은 인공관절 감염의 주요 원인균인 ‘황색포도상구균(Staphylococcus aureus)’을 대상으로, 포비돈-요오드 용액과 과산화수소 용액을 함께 적용했을 때의 항균 및 바이오필름 제거 효과를 분석했다. 그 결과, 두 소독제를 각각 단독으로 사용할 때보다 병용했을 경우 세균 제거와 바이오필름 파괴 효과가 더욱 우수한 것으로 확인됐다. 현재 인
광주과학기술원(GIST, 총장 임기철)은 생명과학과 남정석 교수 연구팀이 간암에서 약물 내성과 면역 회피를 동시에 유발하는 핵심 요인으로 작용하는 단백질 ‘디스에드헤린(Dysadherin)’을 규명하고, 이를 표적으로 하는 치료 전략의 가능성도 제시했다고 12일 밝혔다. 이번 연구는 간암 치료의 가장 큰 난제로 꼽혀 온 재발과 치료 저항성의 공통 기전을 밝혔다는 점에서 의미가 크다. ▲(왼쪽부터) GIST 생명과학부 남정석 교수, 부산대학교 김형식 교수, GIST 장태영 석박통합과정생, GIST 전소엘 석박통합과정생 간암은 전 세계적으로 사망률이 매우 높은 암 가운데 하나로, 치료 후 재발이 잦고 기존 항암제나 면역항암제에 대한 반응도 제한적인 경우가 많다. 특히 종양 내부의 암조직에는 항암 치료 이후에도 살아남아 다시 종양을 형성하는 암 줄기세포*가 존재하며, 종양 미세환경은 면역세포의 공격을 차단하는 면역 억제 상태를 형성해 치료 효과를 떨어뜨린다. 그러나 지금까지는 암 줄기세포 형성과 면역 회피 현상이 어떤 과정을 통해 동시에 나타나는지 명확히 밝혀지지 않았다. 이 연결 고리를 규명하는 것은 약물 저항성, 전이, 재발을 극복할 수 있는 새로운 치료 표적
코로나19 백신을 통해 알려진 mRNA 기술은 이제 암이나 희귀 질환을 고치는 차세대 치료제로 주목받고 있다. 하지만 mRNA는 매우 약해서 몸속에서 금방 파괴된다. 이를 보호해 세포 안으로 안전하게 배달하는 ‘택배 상자’가 바로 지질나노입자다. 가톨릭대학교 가톨릭중앙의료원 기초의학사업추진단 합성생물학사업단장 구희범 교수(교신저자, 가톨릭대학교 의과대학 의생명과학교실), 의과대학 의생명과학교실 김부건 박사(공동 제1저자), 박철희 연구원(공동 제1저자) 공동 연구팀이 mRNA 백신과 유전자 치료제의 ▲(왼쪽부터)구희범 교수, 김부건 박사, 박철희 연구원 핵심 전달체로 활용되는 지질나노입자(Lipid Nanoparticle, LNP)의 크기가 세포 내 전달 효율과 유전자 발현에 어떤 영향을 미치는지를 과학적으로 규명했다. 이번 연구는 지질나노입자의 ‘구성 성분’이 아니라 ‘크기 자체’가 전달 효율을 좌우하는 핵심 요소임을 실험적으로 입증했다는 점에서 의미가 크다. 특히 mRNA 백신과 차세대 유전자 치료 기술의 성능을 높이기 위한 구체적인 설계 기준을 제시했다는 평가를 받고 있다. mRNA 백신이나 유전자 치료제는 우리 몸에 직접 약효를 내는 물질이 아니라,
프랭크 징후(Frank's sign)는 한쪽 또는 양쪽 귓불에 약 45° 각도로 깊게 파인 사선형 주름으로, 1973년 미국 의사 샌더스 프랭크(Sanders Frank)가 협심증 환자에서 자주 관찰된다는 사실을 처음 보고하면서 알려졌다. 과거에는 단순 노화 현상으로 여겨졌으나, 최근에는 심근경색, 뇌졸중, 혈관성 치매 등 심뇌혈관질환과의 연관성이 제기되며 전신 혈관 상태를 가늠하는 보조적 지표로 주목받고 있다. 하지만 혈관성 질환 환자에서 프랭크 징후가 빈번하게 나타난다는 상관관계만 확인됐을 뿐, 뚜렷한 인과관계나 발생 기전은 아직 증명되지 않았다. 더욱이 프랭크 징후를 식별하는 표준화된 방법이 없고 연구자마다 평가 기준이 제각각이라 동일한 환자 ▲ 김 기웅 교수 라도 평가자에 따라 결과가 달라질 수 있다는 문제가 있었다. 이러한 가운데 분당서울대병원 정신건강의학과 김기웅 교수팀이 세계 최초로 3D 뇌 MRI에서 프랭크 징후를 자동으로 탐지하는 AI 모델을 개발하고, 프랭크 징후와 유전성 뇌소혈관 손상 정도 간 연관성을 규명한 연구 결과를 연이어 발표했다. 육안으로 분류하던 프랭크 징후, AI가 객관적으로 식별 그간 프랭크 징후 구별 시 연구자가 실제 귀나
고려대학교(총장 김동원) 화공생명공학과 봉기완 교수가 미시간대학교 화학공학과 민주하 교수와 공동 연구를 통해, 감염을 일으킨 병원체와 이에 대한 인체의 반응을 하나의 시스템에서 진단할 수 있는 ‘하이드로젤 미세입자 기반 현장형 진단 기술’을 개발했다. 이번 연구 결과는 국제 저명 학술지 ‘Nature Communications(IF=15.7, JCR 분야 상위 7.35%)’ 온라인에 지난 12월 19일 게재됐다. ▲(왼쪽부터) 고려대 화공생명공학과 임용준 석박통합과정(제1저자), 미시간대 화학공학과 민주하 교수(교신저자), 고려대 화공생명공학과 봉기완 교수(교신저자) 최근 감염병 진단 분야에서는 어떤 병원체에 감염됐는지뿐 아니라, 환자의 몸이 그 감염에 어떻게 반응하고 있는지를 함께 파악하는 것이 중요해지고 있다. 하지만 기존 진단 방식은 병원체만 확인하거나, 면역 반응을 따로 검사해, 진단에 시간이 오래 걸리고 종합적인 판단이 어렵다는 한계가 있었다. 연구팀은 이를 해결하기 위해 ‘MIDAS(Multiplexed Intelligent Diffraction Analysis System)’라는 새로운 진단 플랫폼을 개발했다. MIDAS는 미세한 하이드로젤 입자
가톨릭대학교 은평성모병원(병원장 배시현) 정형외과 고인준 교수 연구팀(여의도성모병원 정형외과 이동환 교수, 가톨릭응용해부연구소 곽대순 교수)은 정기 건강검진에서 시행되는 허리·골반 중심의 골밀도 검사만으로는 무(無)시멘트형 무릎 인공관절 수술에 필요한 실제 뼈 강도를 정확하게 예측하기 어렵다는 연구 결과를 발표했다. 이번 연구 결과는 국제학술지에 게재된 두 편의 논문을 통해 검증됐다. 국내는 물론 전 세계적으로 무릎 인공관절 치환술이 필요한 환자는 점차 증가하고 있다. 무릎 인공관절 치환술은 중증으로 진행된 무릎 관절염에서 손상된 관절을 제거한 뒤 금속과 플라스틱 재질로 된 인공관절을 삽입하는 수술이다. 의공학이 발전함에 따라 과거에 비해 인공관절의 수명과 기능은 향상되고 있으나 수술을 받는 환자들의 연령이 점차 낮아지고 더욱 활동적으로 변화하고 있어 인공관절의 내구성 개선에는 한계가 있었다. 이를 극복하기 위한 대안 중 하나가 무시멘트형 인공관절이다. 수술 시 시멘트를 사용하지 않아 치환물과 무릎 뼈가 직접 결합되므로 그 수명을 늘릴 수 있는 장점이 있다. 그러나 무시멘트형 인공관절은 수술 당시 뼈 강도가 약하면 수술 부위에 조기 해리(Loosening)가
스마트폰 과다 사용이 수면과 정신건강에 부정적인 영향을 미칠 수 있다는 지적은 그동안 제기돼 왔지만, 실제 일상생활 속 행동과 생체 변화까지 반영한 객관적 분석은 제한적이었다. 특히 이미 수면에 영향을 받고있는 집단에서 스마트폰 과다 사용과 수면, 생체리듬, 정신건강 지표와의 관계에 대한 객관적 데이터 기반의 연구는 부족한 실정이었다. 고려대학교 안암병원 정신건강의학과 조철현 교수 연구팀은 불면증 증상을 호소하는 성인 246명을 대상으로, 스마트폰 과다 사용 위험도와 수면·정신건강 지표 간의 연관성을 자기보고형 설문과 4주간 연속 수집한 디지털 표현형 데이터를 결합해 분석했다. 연구팀은 연구 시작 시점에 스마트폰 과다 사용 선별 설문을 통해 참가자를 고위험군과 저위험군으로 구분한 뒤, 스마트폰 앱과 웨어러블 기기를 활용해 일상 속 수면, 활동, 심박수 등 행동 및 생체 데이터를 연속적으로 수집했다. ▲ 조 철현 교수 이를 통해 설문 점수에 따른 차이가 일시적인 상태가 아니라 일상생활 속에서 지속적으로 관찰되는 패턴인지를 확인했다. 분석 결과, 스마트폰 과다 사용 고위험군은 저위험군에 비해 중등도 이상 불면증에 해당할 가능성이 약 2.6배 높았으며, 주관적 수
충남대학교 의과대학 이현승, 허준영, 정우석 교수 연구팀은 고령 인구 증가에 따라 발생 위험이 높아지고 있는 주술기 허혈성 뇌손상(perioperative stroke)과 관련해, 전신마취제 ‘세보플루란(sevoflurane)’ 사용의 과학적 근거를 제시한 연구 성과를 발표했다. 이번 연구는 국제 저명 학술지인 ‘Advanced Science’(IF: 14.3)에 최근 온라인으로 게재됐으며, 이현승, 허준영, 정우석 교수가 교신 저자로, 구현숙 박사가 주저자로 참여했다. 연구팀은 세보플루란 투여 시 허혈성 손상에 대한 신경보호 효과의 분자적 기전을 미토콘드리아 기능 조절 관점에서 규명했다. 특히, 전신마취제 투여 시 미토콘드리아 단백질 폴딩 스트레스 반응(UPRmt)과 미토콘드리아 생물에너지 대사에 관여하는 유전자들의 발현이 증가하며, 이 과정에서 활성화 전사인자-5(ATF5)가 핵심 매개 인자로 작용한다는 사실을 확인했다. 또한 세보플루란 투여 시 미토콘드리아 항상성의 주요 조절 인자로 알려진 GDF15 등 하위 표적 유전자의 발현을 동반해 촉진하는 것으로 나타났다. 그러나 이러한 보호 기전은 노화된 뇌 조직에서는 활성화되지 않는 것으로 확인됐다. 연구팀은
뇌전증은 특별한 원인 없이 경련이 반복적으로 발생하는 질환으로, 현재 20여 종 이상의 항경련제가 치료에 사용되고 있다. 그러나 환자마다 약물에 대한 반응이 달라 어떤 약이 잘 맞을지는 실제로 사용해 보기 전까지 알기 어려워, 효과가 없을 경우 약물을 바꾸고 다시 경과를 지켜보는 과정을 반복하는 경우가 많다. 최근 서울대병원 연구팀은 84개의 임상 변수를 토대로 여러 항경련제 중 특정 약물에 대한 치료 반응을 예측하는 AI 기반 머신러닝 모델을 개발했다. 서울대병원 신경과 박경일·이상건 교수와 융합의학과 김영곤 교수팀은 뇌전증 환자 2600여 명으로 구성된 아시아 최대 규모의 단일기관 뇌전증 코호트를 기반으로, 환자의 초기 임상 데이터를 학습해 항경련제 치료 반응을 예측하는 모델을 개발했다고 9일 발표했다. ▲[왼쪽부터] 서울대병원 신경과 박경일·이상건 교수, 융합의학과 김영곤 교수 뇌전증은 환자마다 약물 반응이 달라 적절한 약제 선택이 쉽지 않으며, 환자 10명 중 3명은 두 차례 이상의 약물 조정에도 반응하지 않는 난치성 경과를 보이는 것으로 알려져 있다. 이에 질환 초기 단계에서 항경련제 치료 반응을 예측할 수 있는 도구의 필요성이 제기돼 왔다. 연구팀
특정 유전자(IDH)에 이상이 생겨 발생하는 IDH-돌연변이 신경교종은 50세 이하 젊은 성인에게 가장 흔한 악성 뇌종양으로, 재발률이 높아 치료가 어려운 난치성 뇌암이다. 그동안 치료는 눈에 보이는 종양 덩어리를 제거하는 데 집중돼 왔다. 그러나 국내 연구진이 이 종양이 덩어리가 보이기 훨씬 이전부터 정상 뇌 속 세포에서 이미 시작되고 있었다는 사실을 세계 최초로 밝혀내며, 조기 진단과 재발 억제 치료의 새로운 길을 열었다. KAIST은 의과학대학원 이정호 교수와 연세대학교(총장 윤동섭) 세브란스병원 신경외과 강석구 교수 공동연구팀이 IDH-돌연변이 신경교종이 정상 뇌조직에 존재하는 교세포전구세포(Glial Progenitor Cell, GPC)에서 기원한다는 사실을 세계 최초로 규명했다고 9일 밝혔다. * 교세포전구세포(GPC): 정상 뇌에도 존재하는 세포로, 유전자 변이가 생기면 악성 뇌종양의 출발점이 될 수 있는 세포 ▲KAIST 박정원 박사 (상단)KAIST 이정호 교수, 연세대 세브란스병원 강석구 교수 연구팀은 광범위 절제 수술을 통해 확보한 종양 조직과 종양 주변의 정상 대뇌피질을 정밀 분석한 결과, 겉보기에는 정상인 뇌조직 안에 이미 IDH-돌
인공와우 이식은 보청기로도 효과가 없는 고도난청 환자를 위해 달팽이관(와우)에 전극을 넣고 청신경을 자극해 소리를 듣게 해주는 치료법이다. 최근에는 청신경과 가장 가까운 곳에 전극을 삽입해 소리를 더 잘 듣게 하는 인공와우 기기가 개발됐는데, 수술할 때 전극이 꼬이는 부작용이 드물게 발생해 왔다. 국내 연구진이 이러한 전극 꼬임 문제를 사전에 예측해 환자 맞춤형 수술 전략을 세울 수 있는 방법을 제시했다. 서울아산병원 이비인후과 박홍주 교수팀은 인공와우 이식 환자 중 청신경에 가깝게 전극을 삽입한 성인 239명을 대상으로 측두골(귀가 속한 머리뼈 옆부분)의 컴퓨터단층촬영(CT) 영상을 분석했다. ▲ 박 홍주 교수 그 결과 수술 중 전극 꼬임이 발생한 환자에게서 공통적으로 와우 기저회전(달팽이관의 가장 바깥쪽 큰 회전)과 안면신경이 전극 꼬임 현상을 유발하기 쉬운 해부학적 구조를 보인다는 사실을 확인했다. 이번 연구 결과에 따라 전극 꼬임을 예방하기 위해서는 수술 전 CT 영상으로 위험 환자를 미리 확인하고, 환자의 해부학적 특징에 따라 맞춤 수술 방법을 사용할 필요성이 제기된다. 난청의 가장 일반적인 치료는 보청기를 사용해 청각재활을 시도하는 것이다. 하지만
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