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교육/과학

구충제로 코로나19 치료?…방역당국 "안전성 입증 안 돼"
미국 머크사가 개발한 구충제 이버멕틴(Ivermectin)이 신종 코로나바이러스(코로나19)에 효과가 있다는 국외 연구 결과에 방역당국이 안전성과 효과가 충분히 입증되지 않았다며 신중한 태도를 보였다. 정은경 중앙방역대책본부 본부장은 6일 충북 오송 질병관리본부에서 열린 정례브리핑에서 호주 연구진이 이버멕틴이 48시간 안에 코로나19 바이러스를 억제한다는 세포배양 실험 결과를 내놓은 것과 관련, "약제에 대한 연구단계의 제언이지 임상에 검증된 결과가 아니기 때문에 안전성, 유효성이 아직은 입증되지 않았다"고 밝혔다. 정 본부장은 해당 논문을 검토했으나, 이버멕틴이 사람에게 투여해 효과를 검증한 게 아니라 세포 수준에서 효과가 있을 수 있다는 것을 제시했다고 지적했다. 그는 "정확한 용량, 부작용에 대한 안전성, 유효성이 충분히 검증되지 않았기 때문에 임상에 적용하는 것은 굉장히 무리가 있고 한계가 있다"고 설명했다. 앞서 식품의약품안전처도 비슷한 의견을 제시했다. 식품의약품안전처 양진영 차장은 "일반적으로 구충제의 경우 흡수율이 낮기에 치료제로 개발되려면 임상시험 등 추가 연구가 필요하다"고 밝혔다. 양 차장은 다만 "식약처도 (구충제의 코로나19 치료제) 개발 현황을 지속해서 모니터링하겠다"고 말했다. 식약처에 따르면 현재 국내에서는 이버멕틴 성분이 함유된 구충제는 허가돼 있지 않고 수출용으로 한 개 품목은 허가돼 있다. 또 국내서 구충제 이버멕틴 성분을 코로나19 치료제 개발하겠다며 임상시험을 신청하거나 개발 상담을 요청한 경우도 없었다. 이버멕틴은 1970년대 미국 머크사와 일본 기타사토 연구소가 공동 개발했다. 이버멕틴은 다양한 기생충을 구제하는 데 쓰는 구충제 성분으로, 이, 옴, 강변 실명증, 분선충증, 림프 사상충증 및 기타 기생충 질병을 치료할 수 있다. 지난 3일(현지시간) 호주 모니쉬대 생의학연구소의 카일리 왜그스태프 박사는 "실험실에서 배양한 코로나바이러스를 이버멕틴에 노출하자 48시간 안에 모든 유전 물질이 소멸했다"는 실험 결과를 국제학술지 '항바이러스 연구'에 발표했다. 아직 이버멕틴이 어떤 과정으로 코로나바이러스를 약하게 했는지는 규명되지 않았다. 연합뉴스
2020.04.06
치매 조기에 발견한다…치매 원인 단백질 섬유화 정도 측정
치매 원인 단백질의 섬유화 정도를 측정해 치매를 조기에 진단할 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 기초과학연구원(IBS) 나노구조물리연구단 이영희 단장 연구팀은 분광학을 이용해 '베타-아밀로이드 단백질'의 섬유화 진행 단계를 측정하는 데 성공했다고 6일 밝혔다. 치매 원인 물질로 지목되는 베타-아밀로이드 단백질은 세포막에서 잘려 나와 세포 밖에 쌓여 독성을 일으키는 단백질이다. 치매 진단을 위해 방사성 동위원소 표지법(PET)을 이용해 이 단백질이 얼마나 쌓였는지를 확인하는데, 이미 증상이 상당히 진행된 상태에서만 확인 가능하다. 체액에서 이 단백질 농도를 측정해 조기에 치매를 진단하려는 연구가 진행되고 있지만, 체액 상태에 따라 측정 신뢰도가 낮다는 한계가 있다. 연구팀은 치매 환자의 뇌에서 서로 뭉쳐 섬유화한 베타-아밀로이드 분자가 배출된다는 점에 착안, 분광법을 이용해 섬유화 정도를 측정하는 실험을 진행했다. 정상 뇌의 베타-아밀로이드 분자는 단량체 수준으로 짧지만, 치매에 걸린 뇌에서는 단량체가 모여 섬유화하면서 중합체를 이루게 된다. 이렇게 분자가 섬유화하면 독성을 띠고 분자 내 전하 분포도 달라진다. 연구팀은 테라헤르츠 빛(적외선보다 파장이 길어 X선처럼 물체 내부를 높은 해상도로 식별할 수 있는 빛) 분광 기법을 이용해 베타-아밀로이드 단량체와 섬유화한 중합체의 전하 분포를 측정하는 데 성공했다. 연구팀은 실험에서 얻은 전하 분포 수치를 섬유화 정도로 변환하고 이를 '치매 지수'(DQ)라 이름 붙였다. 치매 지수는 독성을 띠지 않는 단량체를 0, 독성을 띠는 섬유화 복합체 상태를 1로 구분했다. 베타-아밀로이드의 섬유화 진행 상태를 0과 1 사이의 수치로 나타낸다. 주위 환경에 영향을 받지 않는 시료 용액 내에서 측정할 수 있어 뇌척수액과 혈액 등 체액에서도 절대적인 섬유화 상태를 진단할 수 있다고 연구팀은 설명했다. 이영희 단장은 "지능지수(IQ), 감정지수(EQ)처럼 단백질 섬유화를 물리적으로 측정할 수 있는 치매 지수를 개발했다"며 "치매 조기 진단에 기여할 것"이라고 말했다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 '미국 화학회 나노'(ACS Nano) 지난달 13일 자 표지 논문으로 실렸다.연합뉴스
2020.04.06
포스텍 교수 연구팀, 빛으로 암 진단·치료하는 방법 찾았다
【포항】빛으로 암 진단과 항암치료를 동시에 할 수 있는 방안을 국내 연구진이 제시했다. 포스텍은 31일 포스텍 화학과 김원종 교수팀, 창의IT융합공학과 김철홍 교수팀이 이화여대 화학과 윤주영 교수팀과의 공동연구를 통해 나노 구조체를 조영제로 이용해 암세포를 촬영하면서 진단과 동시에 광열효과로 항암치료를 하는 방안을 제시했다고 밝혔다. 연구 결과는 화학 분야 국제학술지 ‘안게반테 케미(Angewandte Chemi)’최신호 온라인판에 실렸다고 덧붙였다. 광음향 영상기술은 조직 내 깊은 곳까지 투과해 촬영할 수있어 새로운 의료 영상 기술로서 주목 받고 있으며, 또한 광열 치료법은 수술 없이 암을 치료할 수 있다는 점에서 새로운 암 치료법으로 떠오르고 있다. 이런 치료법을 위해서는 효과적인 조영제가 필요하다. 조영제는 특정 조직이나 혈관이 잘 보일 수 있도록 인체에 투여하는 약물이다. 연구팀은 수용성인 프탈로시아닌 계열의 두 물질 PcS4와 PcN4이 서로의 분자를 인식해 나노 구조체를 형성하는 것에 착안했다. 빛을 쬐면 PcS4와 PcN4이 따로 존재했을 때는 약 35℃까지 올라가지만, 자기 조립돼 형성된 나노 구조체는 약 43℃까지 상승해 보다 효과적인 광열효과를 나타냈다. 이런 특성을 이용해 생체 내에 나노 구체를 조영제로 주입해 광음향 영상을 통해 암세포를 골라 촬영했다. 또 주입된 나노 구조체는 광열제 역할도 해 레이저를 조사하면 고온을 발생시켜 암 조직을 태워 제거하는 광열효과를 내는 것을 확인했다. 암을 지니고 있는 동물모델에 나노 구조체를 주입한 결과, 광음향 영상을 이용해 암을 특정할 수가 있었고, 나노 구조체 또는 빛을 단독으로 조사한 경우에 비해 나노 구조체와 빛을 동시에 조사한 경우에 암의 증식을 약 15%까지 억제했다. 포스텍 김원종·김철홍 교수는 “지금까지 암 진단과 치료의 동시 치료 연구는 있었지만 낮은 효율로 인해 임상에 적용되기는 어려움이 있었다”며 “이번에 개발된 초분자 나노 구조체는 기존의 물질보다 높은 광음향과 광열효과를 나타내기 때문에 암을 진단하는 동시에 광열효과로 항암치료를 할 수 있다. 암 정복의 새로운 전략이 될 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다. 이화여대 윤주영 교수는 “간단한 조작만으로 나노 구조체를 만들 수 있다”며 “나노 구조체 방법은 기존의 복잡한 제조 과정과 물질의 유독성 문제점을 극복해 암 진단과 영상 유도 암 치료 효율을 높이는 데 효과적”이라고 말했다.김기태기자 ktk@yeongnam.com항암치료 개념도포스텍 제공김원종 포스텍 교수김철홍 포스텍 교수
2020.03.31
손상된 심장 되살리는 기술 포스텍 참여 국제 공동연구팀이 개발
【포항】국제 공동연구팀이 줄기세포의 기능을 향상시켜 혈관을 재생하고 심근경색 부위를 개선하는 패치를 개발했다. 포스텍은 25일 포스텍 창의IT융합공학과 장진아 교수, 산스크리타 다스 박사, 시스템생명공학부 정승만 박사과정과 가톨릭대 박훈준 교수, 박봉우 박사과정, 정수현 연구원,홍콩시립대 반기원 교수로 구성된 공동연구팀이 (주)에스엘바이젠이 개발한 유전자 조작 줄기세포(엔지니어드 줄기세포)를 배합해 패치형태의 바이오잉크를 제작, 이를 손상된 심근에 이식하는 ‘인 비보 프라이밍(in vivo priming)’치료법을 개발했다고 밝혔다. 온몸에 혈액을 공급해 펌프역할을 하는 심장 주위의 혈관이 막히거나 심장근육의 일부가 손상될 경우에는 줄기세포를 이용하는 치료법이 사용된다. 골수에서 채취한 중간엽 줄기세포의 임상 사용이 확대됐지만 이식해도 곧 사멸하는 문제점이 있다. 이에 공동연구팀은 기존의 줄기세포(BM-MSC)에 간세포 성장 인자를 지속적으로 생산하도록 유전자를 조작해 줄기세포의 치료 잠재력을 향상시켰다. 또한 ‘엔지니어드 줄기세포(HGF-eMSC)’를 줄기세포와 혼합해 바이오잉크 패치를 심근경색이 진행된 심장근육에 이식했다. 연구팀은 주사로 전달할 수 있는 세포의 양이 제한적인 것을 감안해 심장 유래 세포외기질 바이오잉크를 사용해 패치 형태로 만들었다. 패치형태로 이식된 세포는 중간엽 줄기세포만 이식한 실험군에 비해서 체내에서 더 오래 생존하고 더 많은 수의 심근 세포가 살아남았다. 혈관 형성 및 세포 생장에 도움을 주는 사이토카인 분비가 극대화되면서 양분을 원활하게 전달해 혈관 재생을 촉진할 분 아니라 심근세포의 생존기능을 강화하기 때문으로 확인됐다. 엔지니어드 줄기세포(HGF-eMSC)를 통해 이식된 줄기세포는 궁극적으로 혈관 재생을 향상시키고 심근경색 부위를 개선시켜 심근경색 치료의 획기적인 치료법이 될 수 있다는게 연구진의 설명이다. 장진아 포스텍 교수는 “이번에 개발된 엔지니어드 줄기세포와 바이오프린팅 기술을 활용함으로써 이미 식약처와 FDA 등에서 승인을 받은 성체줄기세포의 기능을 강화시킬 수 있다”며 “머지않은 시일 내 새로운 개념의 심근경색 치료제를 개발하는 것이 목표”라고 밝혔다.김기태기자 ktk@yeongnam.com엔지니어드 줄기세포(HGF-eMSC)를 사용한 기존 줄기세포(BM-MSC)의 체내 프라이밍 기본 메커니즘 개념도.포스텍 제공연구를 주도한 장진아 포스텍 교수.
2020.03.26
"원자력연 운영 미숙으로 방사성물질 방출…30년간 방출 반복"
지난해 대전 대덕연구개발특구 내 한국원자력연구원(원자력연) 시설에서 발생한 극저준위 방사성 물질 방출 사고는 운영 미숙으로 반복적으로 발생한 것이라는 사실이 확인됐다. 특히 이번 사고뿐만 아니라 지난 30년 동안 자연증발시설에서 지속해서 방사성 폐기물이 방출됐다는 사실도 새롭게 확인됐다. 원자력안전위원회(원안위)는 지난 1월 21일부터 실시한 '한국원자력연구원 자연증발시설 방사성물질 방출사건'에 대한 조사를 마무리하고, 이 같은 결과를 과학기술정보통신부와 원자력연에 통보했다고 20일 밝혔다. 원안위는 자연증발시설에서 방사성 물질이 방출된 근본 원인은 이 시설의 배수시설이 당초 과기정통부로부터 승인받은 설계와 다르게 설치·운영됐기 때문이라고 밝혔다. 자연증발시설은 연구원에서 나온 극저준위(리터당 185베크렐 이하) 방사성 액체 폐기물을 저장한 뒤 자연 증발시키는 건물이다. 특히 원안위가 현장 조사를 벌인 결과 자연증발시설 지하에는 외부배관으로 연결된 바닥배수탱크(600ℓ)가 설치됐는데, 이는 당초 인허가를 받은 설계도에는 없었던 것으로 드러났다. 이 시설은 1990년 8월부터 1층의 일부 배수구가 바닥배수탱크로 연결된 상태로 사용됐다고 원안위는 설명했다. CCTV 영상과 재현실험 등을 통해 방출량을 조사한 결과 지난해 9월 26일 필터를 교체한 뒤 밸브를 과도하게 개방한 상태에서 미숙한 운전으로 2층 집수로에서 넘침이 발생한 것으로 밝혀졌다. 당시 외부에 누출된 방사성 물질이 포함된 액체 폐기물은 약 510ℓ다. 특히 원안위는 지난해 방사성물질 방출 사고 외에도 이 시설이 운영을 시작한 1990년 8월 이후 30년 동안 매년 운전종료 시마다 바닥 배수탱크를 통해 지속해서 방폐물이 방출됐다는 사실을 확인했다. 매년 11월 동절기 동파 방지를 위해 시설 운영을 중단하고 모든 액체 방폐물을 지하저장조(86만ℓ)로 회수하는 과정에서 1990년부터 연간 470∼480ℓ의 방폐물이 바닥배수탱크로 유입돼 외부로 누출됐다고 원안위는 밝혔다. 다만 동절기 이후에는 방사성 물질 대부분이 우수관 표면이나 하천토양 등에 흡착됐고, 이로 인해 2019년 4분기 이전에는 원자력연 외부 방사선 환경조사에서 특이점은 발견되지 않았다고 설명했다. 그러나 지난해 9월 26일 방출의 경우 10월∼11월 강수량으로 인해 방사성 물질의 일부가 부지 외부까지 흘러나간 것으로 드러났다. 특히 이 자연증발시설은 그동안 운전자들이 지하저장조 외에 바닥배수탱크가 별도로 설치돼 있다는 사실조차 모른 채 시설을 운영하는 등 부실하게 관리돼온 것으로 드러났다. 과기정통부는 이번 원안위의 조사 결과와 관련해 원자력안전법 등에 따라 행정처분을 검토해 조치할 계획이다. 또 원안위는 원자력연의 1백여개 원자력·방사선이용시설의 인허가 사항과 시공도면이 현재 시설 상태와 차이가 없는지 전면조사를 하는 한편 연구원 내 환경방사선(능) 조사지점을 확대하고, 방폐물 관련 시설의 운영시스템 등을 최신화해야 한다고 밝혔다. 이와 함께 안전관리 조직의 총괄 기능을 강화하고, 외부기관이 주관하는 안전문화 점검을 하는 등 시설 안전강화 종합대책의 세부이행 계획을 수립해 원안위에 보고하도록 했다. 원안위는 자연증발시설 등 핵연료주기시설에 대한 정기검사 횟수를 두 배로 확대하고, 원자력연에 대한 현장 상시점검을 위한 전담조직을 설치할 방침이다. 앞서 원안위는 지난 1월 22일 한국원자력연구원 내 자연증발 시설에서 세슘-137, 세슘-134, 코발트-60 등 인공방사성 핵종방사성 물질이 외부로 방출되는 사고가 발생했다고 발표했다. 연합뉴스
2020.03.20
영남대·강스템, 줄기세포치료제 코로나19 치료 사용 신청
강스템바이오텍은 개발 중인 줄기세포 치료제 '퓨어스템 RA주'를 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19)으로 인한 폐렴 환자에 사용하게 해달라고 식품의약품안전처에 신청했다고 20일 밝혔다. 아직 승인되진 않았다. 현재 식약처는 의료현장에서 중증질환자 등에 치료 기회를 제공하기 위해 품목 허가가 나지 않은 임상시험용 의약품을 사용할 수 있도록 하는 '임상시험용 의약품의 치료목적 사용승인' 제도를 운용 중이다. 강스템바이오텍에 따르면 퓨어스템 RA주는 류마티스 관절염 치료 등에 쓰도록 개발 중인 동종 제대혈 유래 줄기세포 치료제다. 지난해 5월부터 안전성 및 유효성 평가를 위한 임상 2a상을 진행하고 있다. 강스템바이오텍은 이 제품이 염증 반응을 조절해 코로나19 환자에게서 나타나는 '사이토카인 폭풍'으로 인한 증상 악화를 막는 데 도움을 줄 것으로 기대하고 있다. 사이토카인 폭풍은 바이러스 등에 감염됐을 때 면역체계가 과도하게 반응해 정상 세포까지 공격하는 현상을 일컫는다. 연합뉴스
2020.03.20
포스텍 연구팀, 코로나19 ‘15분 내 진단 기술’ 개발
【포항】국내 연구팀이 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19)의 감염 여부를 짧은 시간 안에 진단하는 기술을 개발했다. 포스텍은 19일 생명과학과 장승기 교수, 권준영 박사, 나라얀 박사 연구팀이 (주)압타사이언스팀와 함께 ‘분자 집게(molecular capture’의 일종일 압타머(핵산물질)을 이용해 15분만에 바이러스 감염 여부를 판별할 수 있는 진단법을 개발했다고 밝혔다. 코로나19는 물론이고 신종 바이러스에 모두 활용할 수 있어 검진과 치료에도 활용할 수 있을 것으로 기대된다. 이번 연구결과는 저명 학술지인 ‘저널 오브 바이오메디컬 나노테크놀로지’와 ‘영국 왈립화학회지’에 실렸다. 바이러스 진단 검사법에는 분자진단법, 항원·항체법, 세포배양법이 있는데 현재 사용되고 있는 코로나19 진단법은 분자진단법이다. 이 진단법은 민감도가 높지만 검체 전문문 분석기관이 분석해야 하며, 6시간 이상의 분석시간이 걸리며 비용도 비싸다. 세포배양법은 대용량 검사에 적절치 않으며, 항원·항체법은 코로나19 진단법이 개발되지 않았다. 이런 가운데 연구팀은 압타머에 착안했다. 압타머는 DNA나 RNA로 이루어진 핵산물질이다. 간단한 저분자 화합물에서 단백질 같은 고분자 물질에 이르는 다양한 표적에 대해 높은 특이도(specificity)와 결합력(affinity)으로 결합하는 분자 집게의 일종이다. DNA 압타머는 안정성이 높아 운반과 보관이 쉽다. 염기서열만 알면 저렴한 생산비용으로 대량으로 합성할 수 있다. 압타머는 단백질 표적 분자에 높은 친화력으로 결합할 수 있는 기능성 핵산을 얻는 기법인 셀렉스(SELEX) 과정을 통해 발굴된다. 그러나 바이러스의 경우 표적으로 사용되는 외피 단백질이 막단백질(membrane protein)이기 때문에 기존의 셀렉스 방법으로는 압타머 발굴이 어렵다. 이에 연구팀은 막단백질을 따로 분리 정제하는 대신에 배큘로 바이러스(baculovirus)를 재조합해 이 바이러스의 외피에 표적 단백질을 걎도록 만들었다. 배큘로 바이러스는 단백질을 대량 생산하는데 흔히 이용되는 바이러스다. 이렇게 재조합된 바이러스를 분리 정제해 셀렉스에 사용하는 ‘바이로-셀렉스(viro-SELEX)’방법을 개발했고 이를 기반으로 인플루엔자 바이러스의 외피 단백질(HA)에 작용하는 새로운 압타머를 발굴한 것이다.또한 표적 단백질(HA)의 서로 다른 부위에 결합하는 압타머 쌍을 이용해 임신 진단 키트처럼 색깔의 변화만으로 바이러스 감염 여부를 진단할 수 있는 진단 키트를 개발하는 데 성공했다. 이 장비를 이용하면 감염 여부를 확인하는 데 15분이면 충분하다. 장승기 교수는 “새로 개발한 viro-SELEX 방법을 이용하면 코로나19 바이러스의 표피 단백질(spike protein)에 높은 특이도와 결합력을 가진 압타머를 발굴할 수 있다”며 “이 압타머들을 이용해 신속진단 키트를 곧바로 만들 수 있으며, 발굴한 압타머들이 코로나 바이러스의 외피 단백질에 결합하면 바이러스가 건강한 세포로 감염되는 것을 막을 수 있다. 이처럼 압타머를 이용하면 치료제로도 사용할 수 있을 전망”이라고 말했다.김기태기자 ktk@yeongnam.com신종 바이러스 감염 여부를 짧은 시간 안에 진단할 수 있는 진단법을 개발한 포스텍 장승기 교수와 연구팀원들.대체 바이러스와 재조합 단백질을 이용한 positive selection과 다른 단백질과 baculovirus를 이용한 negative selection 과정을 통하여 표적 단백질에만 강하게 결합하는 압타머들을 선별하는 과정임.신속 진단 키트의 모식도(왼쪽)와 Test 선의 색깔 변화로 인플루엔자 바이러스의 존재를 보여주는 사진(오른쪽). Control 선은 진단이 잘 되고 있다는 것을 보여주는 것이고, Test 선은 바이러스가 존재할 때에만 보임. 매우 적은 양의 바이러스(0.1 HA 단위)를 샘플pad에 처리했을 때에도 테스트 선의 색 변화를 볼 수 있음.
2020.03.19
영남대 진준오 교수팀, 新 면역 증강제 발견 … '항암 효과’ 향상 기대
진준오 영남대 교수(40·의생명공학과)팀이 항암 효과를 높일 수 있는 신규 면역 증강제 'FimH'를 발견했다. 진 교수 연구팀은 대장균의 부착 단백질인 'FimH'가 체내 면역 활성화를 돕고, 암 성장 억제 역할을 한다는 것을 연구를 통해 확인했다. 이번 연구 결과는 국제 저명학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communicaitons, 영향력지수(IF)=11.8' 최신호(2020년 3월 4일자)에 게재됐다.연구팀은 대장균이 대장 상피 세포에 부착되는 것에서 아이디어를 얻어 대장균 편모에서 'FimH'를 분리하고, 이 단백질이 쥐 체내와 사람의 혈액 속 면역 세포에서 면역 활성 기능을 보이는 것을 확인했다. FimH가 수지상 세포(Dendritic Cell)의 관문 수용체(Toll-like receptor 4, 미생물의 패턴을 인식하여 방어함으로써 미생물에 대한 선천 면역에서 중요한 역할을 하는 수용체)를 통해 체내 면역을 활성화하고, 암 항원과 혼합 투여 시 흑색종과 상피세포암종의 성장을 억제하는 것을 확인했다. 또한, 최근 개발된 면역 관문 억제제의 항암 효과를 향상시켜 암 치료 효율을 높이는 것을 확인했다.수지상 세포는 사람의 몸에 존재하는 면역 세포 중 하나로, 외부에서 침입한 병원균을 포식하고 단백질 성분의 항원을 표지하여 백혈구의 일종인 T림프구의 활성을 유도하는 것으로 알려져 있다. 활성된 T림프구는 항원을 함유하고 있는 병원균을 찾아 선택적으로 사멸시켜 우리 몸을 보호하고 질병을 치료한다. 진 교수는 "최근 면역 관문 억제제에 의한 암 치료가 각광받고 있다. 하지만, 면역 관문 단백질의 발현이 낮은 환자에게는 치료 효율이 떨어진다"면서 "이번에 발견한 신규 면역 증강제인 FimH를 면역 관문 억제제인 항-PD-L1 항체와 혼합 투여하였을 때, 항암 효과가 크게 상승하는 것을 확인했다. 면역 관문 억제제의 효율 향상용 의약품으로도 활용 가능할 것으로 기대된다"고 말했다.진 교수 연구팀이 이번에 발견한 신규 면역 증강제인 FimH의 경우 면역세포 활성 능력은 뛰어난 반면 체내 독성 유발은 매우 낮은 것으로도 확인됐다. 또한, 기존 저독성 관문 수용체 자극 물질에 비해 물에 잘 녹는 친수성 물질이어서 여러 백신과 혼합 투여가 가능한 장점도 가지고 있다. FimH는 암 백신 개발과 감염 질환 백신 증강제로 사용될 수 있으며, 백신 가격 하락과 효율 향상 효과도 기대된다.한편, 진 교수는 면역 치료 및 백신 개발 분야에서 국제적으로 인정받는 연구성과를 잇달아 내놓고 있다. 진 교수는 2018년 12월 인플루엔자 항원을 이용한 신규 백신 개발 연구 논문을 세계적 권위지인 '바이오메터리얼스(BIometerials, 영향력지수(IF)=10.27'에 게재했으며, 2019년 8월에는 전이암 치료용 면역 치료제 개발 연구 성과를 '암면역치료저널(Journal for immunotherapy of cancer, 영향력지수 (IF)=8.728'에 게재한 바 있다.박종문기자 kpjm@yeongnam.com영남대 진준오 교수팀이 항암 효과를 높일 수 있는 신규 면역 증강제 'FimH'를 발견했다.
2020.03.13
DGIST연구팀, 식물 기공 발달 조절 원리 규명
DGIST(총장 국양) 연구팀이 물의 광합성에 필수 역할을 담당하는 기공(氣孔)의 발달 원리 중 거의 알려지지 않은 세포 조절 메커니즘을 밝혀냈다. 이번 연구 성과는 향후 인류의 식량난 해결을 위한 농작물 생산성 증가에 크게 기여할 것으로 기대된다.DGIST는 3일 뉴바이올로지전공 곽준명 교수와 IBS 식물노화수명연구단 김윤주 박사 연구팀이 식물의 기공을 형성하는 공변세포 발달 조절에 있어서 제어 RNA(miRNA)의 역할과 원리를 규명했다고 밝혔다. 식물은 잎 표면에 뚫린 미세한 구멍인 기공을 통해 광합성에 필요한 이산화탄소를 흡수하고, 부산물인 수분과 산소를 배출하며 성장한다. 또 환경의 변화에 따라 기공의 수와 분포를 매우 정교하게 조절하여 효율적인 광합성과 이에 따른 최적의 성장을 이룬다. 기공을 형성하는 특수한 세포인 공변세포는 식물의 잎과 줄기 등 표피에 존재하며 한 쌍이 마주 붙어 기공을 이루는데, 공변세포의 팽압 조절을 통해 기공의 개폐 작용이 이뤄진다. 또한 공변세포는 자가 재생하는 특화된 줄기세포에서 증식, 분화하는 과정을 거쳐 성숙한 공변세포로 발달한다. 따라서 공변세포의 발달은 식물의 생장에 필수적인 기공 발달에 큰 영향을 미치게 된다.공변세포의 발달은 학계에서 많은 연구가 진행되어 왔으며, 발달 단계에서 특이적으로 작용하는 주요 전사 인자들과 발달을 조절하는 세포 신호 전달체계는 잘 확립되어져 있다. 하지만 세포의 분화 과정과 발달에서 중요한 역할을 하는 제어 RNA를 통한 기공 발달의 후성유전적 조절 메커니즘에 대해서는 알려진 바가 거의 없는 실정이다.이에 연구팀은 공변세포의 각 발달 단계마다 제어 RNA를 분리할 수 있는 분자유전학적 시스템을 고안했고, 공변세포 계보의 제어 RNA들이 발달 단계에 따라 역동적으로 발현함을 밝혔다. 더불어 공변세포 제어 RNA의 표적 유전자들을 예측해 공변세포 발달 및 기능의 유전자 네트워크도 확립했다. 특히 공변세포 제어 RNA를 억제 또는 과발현시키면 기공의 발달과 분포에 결함이 있음을 밝혀냈다. 이를 통해 발굴된 제어 RNA들의 표적 유전자와 기능을 지속적으로 연구해 새로운 기공 발달 조절 메커니즘을 밝힐 수 있는 단서도 찾았다.DGIST 곽준명 교수는 "이번 연구는 공변세포 제어 RNA를 대량 발굴함과 동시에, 제어 RNA가 지금까지 알려지지 않은 메커니즘으로 공변세포의 분화와 발달에 기여한다는 것을 최초로 규명한 것이다. 이번 연구결과가 농작물 생산 증가에 새로운 접근 방법을 제공할 것으로 기대된다"고 밝혔다.이번 연구 결과는 세계적인 국제학술지인 미국 국립과학원회보(PNAS, IF=9.58)에 3월 2일자 온라인 게재됐다. 본 연구는 DGIST 뉴바이올로지전공 곽준명 교수와 IBS 식물노화수명연구단 김윤주 박사가 공동교신저자로 참여했고, 올해 2월 DGIST 뉴바이올로지전공을 졸업한 주 지알리(Zhu Jiali) 박사가 제1저자로 참여했다.박종문기자 kpjm@yeongnam.com? 제어 RNA(miRNA)= 생명체의 유전자 발현 조절 등 세포기능의 핵심 제어 역할을 하는 작은 크기의 RNA.? 팽압 조절 =세포가 물을 흡수하여 세포의 부피가 커지면 세포벽을 밀어내는 작용으로, 연한 풀잎이나 꽃잎이 꼿꼿하게 서는 것도 팽압 조절 때문이다.인류 식량난 해결에 기여할 식물 기공의 발달 조절 원리를 규명한 DGIST 뉴바이올로지전공 곽준명 교수(왼쪽)와 제1저자 주 지알리(Zhu Jiali) 박사(가운데), IBS 식물노화수명연구단 김윤주 박사가 포즈를 취하고 있다.기공 발달 모식도(a)와 기공 발달 특이적으로 발현하는 제어 RNA(miRNA)의 형광 현미경 이미지(b).
2020.03.03
DGIST 문인규 교수팀, 3차원 이미지로 심장근육세포 분석 기법 개발
DGIST(총장 국양) 로봇공학전공 문인규 교수팀은 약물을 투여한 심장근육세포들의 홀로그래픽 이미지를 분석해 심장근육세포의 박동패턴이나 박동률 같은 심장근육의 정보들을 정량적으로 분석할 수 있는 기법을 개발했다. 이로써 환자 개개인이 다양한 약물에 어떻게 반응하는지에 대한 정량적 분석이 가능해져, 향후 환자 맞춤형 신약 개발의 핵심기술로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.기존 이미지 기반 세포분석 기술은 잘 보이지 않는 세포들을 잘 보이게끔 형광물질의 마커를 사용했다. 이는 세포 구조를 파괴할 수도 있어 분석에 어려움이 있었다. 또 정확한 세포의 이미지를 얻는 것이 어려웠기 때문에 세포의 3차원구조나 운동성 특성, 질량 등 다양한 상태 변화 정보를 실시간으로 분석하는 데에도 기술적인 한계가 존재해왔다.이러한 한계를 극복하기 위해 로봇공학전공 문인규 교수팀은 형광마커 대신 디지털 홀로그래피 기술을 이용해 심장근육세포의 3차원 구조를 구성하는 기술 개발에 성공했다. 개발한 기술을 활용할 경우, 심장근육세포의 3차원 구조 분석과 알고리즘을 적용을 통해 약물이 투여된 심장근육세포가 약물에 반응하는 실시간 상태를 정량적으로 분석이 가능하다. 로봇공학전공 문인규 교수는 "이번 연구를 통해 개발한 기술은 약물이 투여된 심장근육세포가 약물에 반응하고 변화하는 모습을 정량적으로 측정하는데 필요한 원천기술이다. 환자의 심장근육상태를 실시간으로 확인하고 필요한 약물의 위험성을 사전에 시험해볼 수 있어 향후 환자 맞춤형 치료에 많은 도움이 될 것으로 기대된다"고 말했다.박종문기자 kpjm@yeongnam.com3차원 이미지로 심장근육세포 분석 기법을 개발한 DGIST 로봇공학전공 문인규 교수(앞)와 연구진이 포즈를 취하고 있다.관련사진1-약물처리 된 심장근육세포의 박동패턴 조사를 위한 홀로그래픽 이미지 기반 정량적 분석 기술 모식도.관련사진2-약물처리 된 심장근육세포의 홀로그래픽 이미지 기반 약물독성 테스트 실험결과.
2020.02.25
우리 기술로 만든 해양·환경관측 위성 '천리안 2B호' 발사 성공
국내 기술로 개발한 정지궤도 해양·환경 위성 '천리안 2B호'가 19일 오전 7시 18분(현지시간 18일 오후 7시 18분) 남아메리카 프랑스령 기아나의 기아나 우주센터에서 성공적으로 발사됐다. 성공률 98.6%를 자랑하는 아리안-5 ECA 발사체는 해양·환경관측 위성 '천리안 2B호'를 탑재하고, 예고했던 시간과 한 치의 오차 없이 우주로 나갔다. 발사 뒤 3분 정도가 지나 위성을 보호하는 덮개인 페어링이 분리됐으며 약 25분 뒤 전이궤도에 진입했다. 전이궤도는 지구와 가깝게는 251㎞, 멀게는 3만5천822㎞인 지점을 잇는 타원궤도다. 발사 약 31분 뒤에는 발사체에서 위성이 분리됐으며 이로부터 약 8분이 흐른 뒤 호주 야사라가 추적소와 첫 교신을 했다. 위성은 발사 후 1시간이 지나면 태양을 향해 태양전지판을 펼치게 된다. 발사 뒤 한달 뒤에는 목표 정지궤도에 자리를 잡게 된다. 최재동 한국항공우주연구원 정지궤도복합위성사업단장은 "첫 교신은 발사 성공을 판가름하는 첫 번째 관문"이라며 "첫 교신과 발사 1시간 뒤로 예상되는 태양전지판 전개가 성공적으로 이뤄지면 위성이 정상적으로 작동한다는 사실을 확인할 수 있다"고 말했다. 천리안 2B호는 이후 각종 시험을 거쳐 10월 이후 해양 관측 데이터를 제공하고 내년부터는 환경 정보를 지상으로 보낼 예정이다. 이 위성은 앞으로 10년간 한반도 주변의 해양·환경을 관측하는 임무를 수행하게 된다. 연합뉴스
2020.02.19
문제일 교수팀, 자폐증 등 신경발달장애 조기진단 가능성 규명
자폐증과 같은 신경발달장애에 동반되는 감각 과민증의 원인이 밝혀졌다. 향후 신경발달장애 및 암질환과 동반된 감각이상증세의 조기 진단과 항암제 부작용 개선에도 큰 도움이 될 전망이다. DGIST(총장 국양)는 뇌·인지과학전공 문제일 교수 연구팀이 정상적인 감각신경 형성을 위한 저해성 개재세포(inhibitory neuron)의 초기 발생 시에 관여하는 유전자인 'Abl1'의 중요한 메커니즘을 밝혔다. 뇌의 발달 과정에서 인지 및 언어 신경회로보다 먼저 형성되는 감각 신경회로는 생후 1년 동안 폭발적으로 형성된다. 발달 과정 중 유전적, 환경적 결함으로 인해 저해성 신경회로의 형성이 제대로 이뤄지지 않으면 인지 장애와 감각 이상을 동반한 자폐증을 초래한다. 그간 자폐증 치료를 위한 연구는 인지 장애와 관련된 저해성 개제세포의 비정상적인 발달에 집중했으나, 이보다 먼저 발병되는 감각 이상에 대한 구체적인 원인 및 메커니즘은 연구가 미진했다.이에 연구팀은 'Abl1' 유전자가 쥐의 후각 망울 내의 저해성 개재뉴런의 초기 발달 시기에 폭발적으로 발현 및 활성화됨을 최초로 발견했고, 렌티바이러스(lenti-virus)를 이용해 Abl1의 발현과 활성을 저해하면 저해성 개재세포들이 자신들의 세포층으로 정확하게 도달하지 못하는 구조적 결함이 발생함을 발견했다.자폐증 유발 후보 유전자로 지목된 'Abl1'은 원래 암 유발유전자로도 잘 알려져 있다. 뇌 발달이 왕성한 2~9세 시기의 만성골수성 백혈병 환자들이 Abl1 활성 저해제인 표적항암제 글리벡(Gleevec, Imatinib)을 복용 시 60% 이상의 환자가 환취와 같은 감각이상 부작용을 보이는 점에 착안해, Abl1 발현 및 활성 저해가 글리벡 복용의 부작용처럼 쥐의 후각 감도를 비이상적으로 증가시킴을 확인한 것이다. 또 단백질체학(proteomics)을 이용해, Abl1이 뇌의 구조발달에 주요한 역할을 하는 운동성 단백질인 더블코르틴(doublecortin, Dcx)을 일시적으로 인산화하는 것을 발견했다. 이는 Abl1이 미세소관의 역동성을 조절하며, Abl1과 Dcx 간의 새로운 신호전달체계를 제시했다. DGIST 뇌·인지과학전공 문제일 교수는 "아직까지 명확히 밝혀지지 않은 신경발달장애 혹은 암 질환에서 나타나는 감각 과민증의 기전을 이해하는데 중요한 단서를 찾았다. 이를 바탕으로 다른 감각이상 질환을 극복하는 후속연구가 진행되길 희망한다"고 밝혔다. 이번 연구 결과는 DGIST 뇌·인지과학전공 김재연 박사과정 학생이 제1저자로 참여했고, 세계적인 국제학술지 '셀 리포트(Cell Reports)' 온라인판에 지난 7일 게재됐다. 아울러 한국연구재단의 '바이오·의료기술개발사업'과 한국뇌연구원의 '허브-스포크 기반 융합 뇌연구 사업'의 지원을 받아 수행됐다.박종문기자 kpjm@yeongnam.com?저해성 개재세포 (inhibitory neuron)=뇌와 척수를 구성하며, 감각 뉴런과 운동 뉴런 사이에서 자극과 흥분을 중계하는 역할을 하는 신경세포의 일종.?렌티바이러스(lenti-virus)=RNA 바이러스인 레트로바이러스(Retrovirus)의 일종으로, Vector로써 연구하고자 하는 타겟유전자를 원하는 모든 세포나 조직에서 발현시키거나 억제 등에 이용.?단백질체학(proteomics)=유전자의 명령으로 만들어진 단백질체를 대상으로 유전자의 기능, 단백질의 기능 이상 등을 찾아내고, 질병을 추적하는 분석기술.자폐증 등 신경발달장애의 조기 진단 가능성을 규명한 DGIST뇌.인지과학전공 문제일 교수(왼쪽)와 제1저자 김재연 박사과정생이 연구실에서 포즈를 취하고 있다.후각망울의 저해성 신경세포 초기 발달과정에서 Abl1의 역할 모식도.
2020.01.30
포스텍 연구팀, 공장 굴뚝 이산화탄소 줄이는 촉매 개발
【포항】공장 굴뚝에서 배출되는 이산화탄소 배출량을 현장에서 바로 줄일 수 있는 촉매제를 국내 연구진이 개발했다.포스텍은 28일 화학공학과 김원배 교수, 통합과정 박성민씨 연구팀이 황화수소가 포함된 이산화탄소에서 효율적인 환원이 가능한 고체산화물 전해전지용 전극 촉매 개발에 성공했다고 밝혔다. 이번 연구는 재료 분야에서 권위 있는 영국 왕립화학회의 국제 학술지인 ‘재료화학A 학술지(Journal of Materials Chemistry A)’표지 논문으로 실렸다.지금까지 이산화탄소를 분해하기 위해서는 고체산화물 연료전지의 역반응을 이용한 전해 전지를 주로 사용했다. 고체산화물 전해전지를 이용한 전기분해는 물과 이산화탄소를 수소와 일산화탄소로 변환할 수 있으며, 추가적인 공정 없이 바로 합성가스를 만들 수 있는 장점이 있다.하지만 발전소나 제철소 등 산업 현장에서 배출되는 이산화탄소를 처리하기 위해서는 배출가스에 포함된 황화수소 등 불순물에 대한 내성이 필요하며, 기존 고체 산화물 전해 전지의 연료극으로 주로 사용된 니켈 기반의 소재는 황화수소에 매우 취약했다.연구팀은 금속 나노입자가 층상구조 페로브스카이트 소재 표면에 자발적으로 형성되는 용출(exsolution) 현상에 착안했다. 용출 현상은 금속 혼합물 따위를 가열하면 그 성분이 분리되는 현상을 말한다. 페로브스카이트 소재가 니켈 등 금속 기반 소재보다 성능이 낮지만, 황화수소에 내성이 강하다는 특성을 이용한 것이다. 고체산화물 전해전지가 작동하면 표면에 형성된 코발트-니켈 합금 나노입자 촉매가 이산화탄소 전기분해 반응을 촉진해 페로브스카이트의 낮은 성능 문제를 극복했다고 연구팀은 설명했다. 또한 층상구조 페로브스카이트는 황화수소가 표면에 흡착 및 반응하는 것도 억제해 전극의 안정성을 높여준다고 덧붙였다. 이렇게 개발된 소재를 사용한 고체 산화물 전해 전지는 하루에 1㎠ 면적당 이산화탄소 약 7.1ℓ를 전기 분해해 일산화탄소를 생산할 수 있다. 황화수소가 포함된 이산화탄소에서도 90시간 동안 탄소 침적과 열화 없이 안정된 전기분해 성능을 나타냈다.김원배 교수는 “층상구조 페로브스카이트 표면에 자발적으로 형성된 코발트-니켈 합금 나노입자 촉매를 통해 기존보다 전기분해 성능을 향상시켰다”며 “이 기술이 상용화된다면 발전소나 제철소 등 실제 산업 현장에서 배출되는 황화수소가 포함된 배기가스 내 이산화탄소를 직접 처리하는데 활용될 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.김기태기자 ktk@yeongnam.com김원배 교수황화합물이 포함된 이산화탄소 전기분해를 위한 고체산화물 전해전지(SOEC) 적용 개념도
2020.01.28
김철홍 포스텍 교수, 세계 최대 규모 ‘의학생명공학회’저명 연구자 선정
포스텍은 22일 김철홍 창의IT융합공학과 교수가 미국 전기전자공학회(IEEE) 산하 의학생명공학회(EMBS)가 선정하는 저명 연구자(Distinguished Lecturer)로 뽑혔다고 밝혔다.IEEE EMBS는 1960년에 제정된 세계 최대 규모의 의학생명공학회다. 의학생명공학 분야의 연구를 선도하며, 탁월한 연구 성과를 보이고 있는 세계 석학들을 저명 연구자로 선정한다. 전 세계를 순회하며 IEEE가 주관하는 국제학술대회와 전 세계 대학, 연구 기관에서 초청 강연을 하도록 후원하고 있다. 이번에 저명 연구자로 선정된 김 교수는 광활성 원자간력 현미경에서 광음향·초음파 의료 영상 기술을 개발하는 한편, 학술적인 성과에 그치지 않고 임상학에 응용한 공로를 인정받았다.한편, 김 교수는 2017년 박사학위를 받은 지 10년 미만의 연구자 중에서 의학생명 공학 분야 발전에 공헌한 개인에게 수여하는 IEEE EMBS ‘젊은 과학자상’을 우리나라 대학 최초로 수상한 바 있다.포항=김기태기자 ktk@yeongnam.com김철홍 포스텍 교수
2020.01.22
한미연구팀, 빛으로 당뇨 진단과 망막증 치료 기술 개발
【포항】 빛으로 당뇨를 진단하고 당뇨 망막질환을 치료할 수 있는 기술이 학계에 보고됐다. 포스텍은 9일 한세광 교수(신소재공학과)와 통합과정 이건희씨가 참여한 한미 연구팀이 당뇨 진단과 당뇨성 망막질환 치료가 가능한 스마트 포토닉 콘택트렌즈와 웨어러블 의료기기를 개발했다고 밝혔다. 이번 연구에는 미국 스탠퍼드대 제난 바오 교수 연구그룹과 스탠퍼드 의과대학이 함께했다. 연구팀은 각막과 눈꺼풀 안쪽에 있는 혈관의 당 농도를 근적외선 빛으로 실시간 분석할 수 있는 초소형 발광다이오드와 광검출기가 장착된 스마트 콘택트렌즈를 개발했다. 초소형 발광다이오드가 장착된 스마트 콘택트렌즈를 당뇨성 망막질환이 있는 동물모델에 한 달간 착용시키고 빛을 조사한 결과, 망막 신생혈관 생성이 줄어드는 것을 확인했다. 스마트 LED 콘택트렌즈가 당뇨성 망막증 치료에 적용 가능하다는 것을 검증한 것이다. 또한 스마트 LED 콘택트렌즈를 당뇨환자가 착용하면 혈당이 실시간으로 모니터링될 뿐만 아니라 당뇨 합병증에 의한 망막증 치료도 가능하다는 게 연구진의 설명이다. 한세광 교수는 "빛으로 당뇨를 진단하고 당뇨 망막증을 치료할 수 있는 스마트 콘택트렌즈를 세계 최초로 개발했다"면서 "스탠퍼드 의과대학과 글로벌 공동연구를 통해 스마트 콘택트렌즈, 스마트 웨어러블 의료기기 사업화를 본격 추진해 나갈 계획"이라고 말했다. 이번 연구 결과는 세계적인 저널인 네이처 리뷰 머터리얼즈 온라인판에 실렸다. 김기태기자 ktk@yeongnam.com
2020.01.09

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