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학술웨비나 PrimerWeaver · OligoBridge · ClonePrism: 없어도 만들고, 만들면 바로 검증한다 — 유전자 클로닝 자동화, 설계부터 검증까지 [Nucleic Acids Res.] 유전자를 클로닝하거나 생합성 경로를 재구성하는 모든 연구 현장은 공통된 세 가지 병목에 직면한다: 표적 유전자 확보의 제약, 대용량 DNA 라이브러리 구축의 비효율성, 그리고 완성된 클론을 하나하나 검증해야 하는 시간과 비용. 본 발표에서 소개하는 통합 파이프라인은 이 세 병목을 단계적으로 해소한다. 원재료가 없어도 된다. OligoBridge는 올리고뉴클레오타이드 풀 기반의 자동화 Golden Gate Assembly를 통해 표적 유전자를 완전 합성 방식으로 재구성하며, 183종의 다양한 표적에서 98.8%(423/428)의 플라스미드 구축률을 달성하였다. 원재료를 활용할 수 있는 경우에는 PrimerWeaver(Nucleic Acids Research, 2026)가 제한효소 클로닝, Golden Gate, Gibson Assembly, USER 클로닝 등 다양한 전략에 최적화된 프라이머를 브라우저 기반으로 자동 설계한다. 두 경로로 제작된 구축물은 ClonePrism으로 바로 검증된다. 96-웰 플레이트 기반 3차원 풀링 전략과 Oxford Nanopore Technologies 롱리드 시퀀싱을 결합하여 수백 개의 클론 서열 정보를 20여 회의 반응으로 동시에 해독하며, 개별 Sanger 시퀀싱은 더 이상 필요하지 않다. 세 도구의 통합 파이프라인은 특정 분야에 국한되지 않고, 유전자 확보가 어려운 모든 연구 환경에서 설계부터 검증까지 전 과정의 효율성을 제고한다.
  • 2026년 07월 21일 (화) 오전 10시
  • 김예은 (McGill University)
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학술웨비나 호기 CT에서 관찰되는 폐혈관 잔류 현상과 천식 중증도의 연관성 [J. Allergy Clin. Immunol.] 천식은 만성 기도 염증과 기도 재형성이 주요 특징으로 알려져 있지만, 폐혈관 변화에 대해서는 아직 충분히 밝혀지지 않았습니다. 본 연구에서는 흡기·호기 CT를 이용하여 천식 중증도에 따른 폐혈관 변화를 정량적으로 평가하고, 임상 지표 및 폐 기능과의 연관성을 분석하였습니다. 분석 결과, 천식이 중증일수록 호기 시 폐혈관 압축성(TBVcomp)은 감소하고 폐혈관 잔류(TBVEX)는 증가하는 경향을 보였습니다. 또한 폐혈관 잔류 증가는 폐기능 저하와 누적 전신 스테로이드 사용량 증가와 관련되었으며, 폐혈관 압축성 감소는 혈중 호산구 증가와 독립적으로 연관되었습니다. 이러한 연관성은 연령, 성별, 키, 체중, 흡연력 등의 교란요인을 보정한 이후에도 유지되었으며, 공기갇힘(Air trapping)과 폐 변형 정도(Jacobian)를 추가로 고려한 후에도 일관되게 관찰되었습니다. 이는 단순한 폐의 기계적 변화만으로 설명되지 않는 고유한 천식의 폐혈관 이상을 시사합니다. 본 연구는 중증 천식에서 폐혈관 적응 능력 저하를 영상학적으로 확인하였으며, 호기 CT 기반 폐혈관 지표가 천식 중증도 평가와 환자 표현형 분류를 위한 새로운 영상 바이오마커가 될 가능성을 제시합니다.
  • 2026년 07월 27일 (월) 오전 10시
  • 김현섭 (경북대학교)
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학술웨비나 인간 텔로머라제 역전사효소 유래 펩타이드 GV1001에 의한 알츠하이머병 마우스모델에서 신경퇴행성 회복과 그 심층기전 [Exp. Mol. Med.] GV1001은 인간 텔로머라제 역전사효소의 촉매 서브유닛에서 유래한 16개의 아미노산으로 구성된 펩타이드다. 최근 알츠하이머병(AD) 환자를 대상으로 한 2상 임상 시험에서 GV1001은 기억력 장애를 현저히 개선하고 안전성이 입증되어 대규모 임상 시험으로 이어졌다. 그러나 GV1001의 AD 치료 효과에 대한 작용 기전은 여전히 불명확하다. 본 연구에서는 GV1001이 아밀로이드 베타(Aβ) 플라크에 대한 미세아교세포의 세포이주와 섭식작용을 증대시켜 5xFAD 마우스에서 아밀로이드 분해 효과를 나타내는 것을 확인하였다. 또한, 시냅스 손실 및 기억력 결손을 회복시키는 것을 확인했다. GV1001의 기전 발굴을 위하여, 리간드 기반 가상 타겟 스크리닝 및 펩타이드-단백질 도킹 시뮬레이션과 펩타이드 풀다운 분석을 도입하였고, 이를 통해 GV1001의 결합 타겟으로 브라디키닌 수용체 1(B1R)을 신규 타겟으로 발굴하였다. 또한, GV1001에 의한 B1R 활성화가 MTORC2 의존적으로 미세아교세포의 이동과 Aβ 식세포작용을 촉진한다는 것을 확인했다. 추가적으로 단일 세포 RNA 시퀀싱(scRNA-seq)을 사용하여GV1001이 미세아교세포의 신경퇴행성 페노타입을 조절하여 AD 병리 개선에 중요한 역할을 한다는 것을 확인했다. 본 연구는 AD 마우스 모델에서 GV1001의 치료 효과를 규명하고, 그 아밀로이드 분해 효과와 관련된 심층 신호 전달 기전을 밝혀내어 AD에서 GV1001의 작용 기전을 제시하였다. 또한, 기존 미세아교세포 및 알츠하이머 분야에서 밝혀지지 않았던 B1R-MTORC2-AKT1 시그널을 규명 및 중요성을 입증하여, 신규 치매 치료 연구의 발판을 제시하였다.
  • 2026년 07월 14일 (화) 오전 10시
  • 이영환 (Brigham and Women's Hospital (Harvad medical school))
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학술웨비나 표준 Bulk CMOS 기반 고밀도 멀티 모달 능동형 뉴럴 프로브의 설계, 후공정 및 In-vivo 검증 [Adv. Sci.] 본 세미나에서는 복잡한 뇌 회로망을 정밀하게 구명하기 위한 차세대 '고밀도 멀티 모달 능동형 뉴럴 프로브' 기술을 소개합니다. 기존 MEMS 기반 패시브 프로브는 목적에 따라 다양한 형태로 소개되어왔지만, 신호 처리 통합이 어려워 채널 수 및 모달 확장에 근본적인 한계가 존재합니다. 반면 CMOS 기반 프로브는 높은 집적도를 제공하지만, 고가의 특수 공정 비용과 복잡한 후공정 요구가 광범위한 보급과 사용자 맞춤형 설계를 어렵게 했습니다. 본 연구에서는 표준 Bulk CMOS MPW 서비스와 칩렛 기반 후공정을 결합해 비용과 복잡도를 획기적으로 낮추면서도 높은 설계 자유도를 제공하는 새로운 프로브 제작 패러다임을 제시합니다. 3D 프린팅 edge-beading 억제 프레임(EBSF)과 다층 금속 etch-stop 구조를 도입하여 단 2회의 포토리소그래피와 3회의 식각만으로 13-shank 구조를 구현했으며, 전용 풀-웨이퍼 CMOS 공정 대비 웨이퍼당 비용을 약 100배 절감하여, 맞춤형 능동형 프로브 개발의 문턱을 낮추고 더 많은 연구자가 접근할 수 있는 플랫폼을 제시합니다. 제작된 프로브는 416개 전극과 832개 포토다이오드, on-chip 증폭·ADC 회로를 단일 칩에 집적하여 전기·광학 신호의 동시 기록을 실현한 능동형 멀티 모달 프로브입니다. In vitro 및 in vivo 실험으로 전기생리학(LFP, spike) 및 광표지 신호의 동시 포착을 검증하였고, 단기·장기 조직 염증 및 행동 분석을 통해 우수한 생체 적합성을 확인했습니다. 본 발표를 통해 고밀도 뉴럴 인터페이스의 새로운 패러다임과 뇌과학 분야의 응용 가능성을 논의하고자 합니다.
  • 2026년 07월 27일 (월) 오후 3시
  • 문주희 (한국과학기술연구원(KIST), 고려대학교)
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학술웨비나 세포 밖에서 조립한 단백질 합성 공장 [Trends Biotechnol.] 단백질은 신약, 진단기술, 바이오소재 등 다양한 산업 전반에서 핵심 재료로 사용된다. 이러한 단백질은 전통적으로 살아있는 세포를 배양하여 생산되었지만, 최근에는 세포를 사용하지 않고 시험관 내에서 생산하는 무세포 단백질 합성 기술이 대두되었다. 이 기술은 시험관 내에서 단백질을 합성할 수 있는 모든 생화학 분자를 포함하도록 설계하여, 원하는 단백질의 설계도인 DNA 주형만 첨가하는 방식으로, 단백질을 빠르고 간편하게 생산하는 기술이다. 이러한 무세포 시스템은 현재까지 의약품, 효소, 진단, 분자 센서 등 합성생물학의 핵심 원리 개발 연구에 널리 사용된다. 최근 정부의 합성생물학 육성 정책에 따라 주목받고 있는 바이오파운드리는 자동화 시스템 기반의 운영체계에서 한꺼번에 많은 단백질 후보들을 선별하는 핵심 장비이다. 이는 항체, 펩타이드와 같은 단백질 의약품 또는 효소의 발굴에 핵심적인 역할을 한다. 지난 몇 해간 선진국은 물론 대한민국 또한 정부의 지원의 힘입어 바이오파운드리 기초 시설을 구축하고 자동화 시스템을 구현하는데 성공하였다. 하지만, 이러한 시설은 장비만 있다고 운영되는 것이 아니라, 그 내부를 채워 여러 개의 단백질을 한꺼번에 합성할 수 있는 바이오소재, 즉 무세포 시스템이 반드시 필요하다. 만약 무세포 시스템이 비싼 가격에 판매된다면, 수많은 단백질 후보를 한꺼번에 설계, 생산, 분석하는 바이오파운드리의 활용에 걸림돌이 된다. 예를 들어, 1종의 단백질 생산비용을 100원으로 가정한다면, 하나의 단백질을 선별하고 발굴하는데 천억원 수준의 천문학적인 개발비용이 소요된다. 본 연구팀은 시장에 존재하는 재구성 무세포 시스템과 가격 경쟁력을 갖춘 재구성 무세포 시스템을 개발하기 위해 시스템을 구성하는 공정과 효율을 향상시켰다. 이를 위해, 필수 전사 및 번역 효소를 각각 시험관에서 생산하고, 이 과정에서 자동화 장비를 적용하였다. 기존 전통적인 방식은 각 구성 요소를 살아 있는 세포 내에서 발현하기 때문에 세포를 배양하고, 그 안에서 단백질을 발현하는데 시간이 오래 소요된다. 또한, 실험자의 숙련도에 따라 결과가 변할 수도 있다는 단점이 존재한다. 이를 해결하기 위해, 본 연구팀은 대장균 세포 추출물을 활용하여 자동화 장비에 적합하게 시험관 내에서 전사 및 번역 효소를 발현할 수 있도록 공정을 단순화하였다. 이를 통해, 완성된 시스템을 준비하는 기간을 4일에서 2일로 줄였다. 해당 시스템은 시간 절감뿐만 아니라 시장에 출시된 상용 시스템에 비해 95% 낮은 제작 비용을 보인다. 다양한 단백질을 한꺼번에 생산하고 선별해야하는 바이오파운드리의 활용에 최적화된 시스템이라고 할 수 있다. 또한, 제작 과정에서 발생하는 인적 오류를 제거한 덕분에, 최종 생산품의 단백질 합성 성능 또한 5배로 향상되었으며, 생산 제품 간 그 성능이 균일한 것을 확인하였다. 특히, 해당 시스템은 필요한 구성 요소를 선택적으로 넣고 뺄 수 있는 모듈형 구조가 강점이다. 이와 같은 강점을 활용해 자연계 단백질에 포함되지 않는 비천연 아미노산을 단백질 내 원하는 위치에 도입하는데 성공하였다. 이러한 원리는 항체-약물 접합체 등 고부가가치 바이오 제조 분야에 활용될 수 있으며, 바이오파운드리 장비에 도입하여 수많은 효소를 빠르게 제작하고 평가하는 합성생물학 기반 기술로 활용될 것으로 기대된다.
  • 2026년 07월 14일 (화) 오후 2시
  • 채병민 (POSTECH)
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기업웨비나 FLIPR Penta 기반 GPCR 신호전달, 이온 채널 기능 분석 및 심장독성 평가를 위한 고처리량 동역학 스크리닝 [Molecular Devices] FLIPR Penta 시스템은 살아있는 세포에서 발생하는 생리학적 신호전달 반응과 세포 기능성 변화를 실시간으로 정량화할 수 있도록 설계된 고처리량(high-throughput) 세포 기반 스크리닝 플랫폼입니다. 형광 및 발광 검출을 자동화된 유체 처리 시스템과 통합함으로써, 약물 개발에 핵심적인 신호전달 경로를 높은 민감도와 시간 해상도로 동역학적으로 분석할 수 있습니다. 본 웨비나에서는 FLIPR Penta를 활용하여 GPCR 활성화에 따른 하위 신호전달 및 2차 전달자(second messenger)의 시공간적 변화, 즉 세포 내 칼슘 및 cAMP dynamics를 정밀하게 모니터링하는 방법을 소개합니다. 또한, 이온 채널의 활성화 및 수송체 기능과 연계된 막전위 변화를 실시간으로 측정하고, 리간드 의존성 및 전압 의존성 칼륨 채널의 기능적 활성도를 평가하는 다양한 분석 접근법을 다룹니다. 아울러, 생리학적으로 관련성 높은 세포 모델을 기반으로 한 칼슘 플럭스 기반 심장독성(cardiotoxicity) 조기 평가 전략을 제시합니다. 특히, 3D 심근세포 및 신경세포 모델에서의 칼슘 오실레이션 패턴 분석과 같은 고급 어세이를 통해, 신약 후보물질 및 환경 독성 물질 평가에 있어 보다 높은 생물학적 타당성과 예측 정확도를 확보할 수 있습니다. 마지막으로, FLIPR Penta는 “inject-and-read” 기반의 고속 동역학 효소 어세이를 지원하여, 기존 plate reader 대비 생화학 분석의 처리량을 크게 향상시킵니다. 전반적으로 본 시스템은 다양한 세포 기반 기능성 평가를 통합적으로 수행할 수 있는 고성능 플랫폼으로, 신약 개발 과정에서 보다 신속하고 정량적인 의사결정을 가능하게 합니다.
  • 2026년 07월 24일 (금) 오후 2시
  • 탁민호 (Molecular Devices JAPAC)
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