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학술웨비나 A-PoD based SRS Microscopy: 이미지 역변환 알고리즘을 통한 초해상도 유도 라만 산란 영상 기술 개발 및 대사활동 이미징에 대한 응용[Nat. Methods,] 유도 라만 산란(Stimulated Raman Scattering: SRS)은 높은 신호 대 잡음비로 대사 동력학을 이미징하는 능력을 제공합니다. 그러나 그것의 공간 해상도는 이미징 목표의 개구수(Numerical Aperture)와 분자의 산란 단면 (Scattering Cross-section)에 의해 제한됩니다. 이 한계를 넘어선 초해상도 SRS 이미징을 달성하기 위해, 우리는 역-컨볼루션 알고리즘인 Adam 최적화 기반 포인틸리즘 디컨볼루션(A-PoD: Adam based Pointillism Deconvolution)을 개발하여 단일 지질방울(LD)의 막에서 59 nm 이하의 공간 해상도의 이미징을 시연하였습니다. 우리는 세포와 세포 소기관에서 단백질과 지질의 나노스케일 분포를 비교하기 위해 A-PoD를 공간적으로 상관된 다광자 형광 이미징(Multi-photon Fluorescence Imaging)과 중수소 산화물(D2O) 탐지 SRS(DO-SRS) 이미징에 적용했습니다. 우리는 A-PoD과 DO-SRS를 조합하여 지질방울 내의 새롭게 합성된 지질을 성공적으로 구별했습니다. A-PoD로 강화된 DO-SRS 이미징 방법은 다른 식단을 가진 초파리의 뇌 샘플에서 대사 변화를 드러내는데도 적용되었습니다. 이 새로운 접근법은 우리가 기관체 내에서 생체분자와 대사 동력학의 나노스케일 공악화를 정량적으로 측정할 수 있게 해줍니다.
  • 2024년 01월 04일 (목) 오전 10시
  • 장홍제 (UC San Diego)
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학술웨비나 Glutathione dynamics 조절을 통한 방광암 신보조 화학요법 반응의 잠재적 예측과 치료 [Cell Rep. Med] 방광암은 암세포가 방광 근육을 침범했는지 여부에 따라 비근침윤성 방광암(Non–muscle Invasive Bladder Cancer, NMIBC)과 근침윤성 방광암(Muscle Invasive Bladder Cancer, MIBC)로 나뉩니다. 특히, 근침윤성 방광암은 근치적 방광 절제술과 수술 전 시스플라틴 기반 신보조 화학요법(Neoadjuvant chemotherapy, NAC)가 표준 치료방법인데, 이러한 치료의 반응을 사전에 예측하기 어려운 난치성 암 종류로 알려져 있습니다. 이 연구에서는 근침윤성 방광암 환자를 연구하여, glutaminase-1(GLS)와 같은 글루타치온(Glutathione, GSH) 조절 인자들이 방광암 치료의 반응성을 조절하고 예측하는데 중요한 역할을 한다는 결과를 제시합니다.
  • 2023년 12월 11일 (월) 오후 02시
  • 김용환 (울산대학교 의과대학, 서울아산병원)
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기업웨비나 다색 염색 시료의 빠른 움직임을 정확하게 이미징하는 기술 [라이카마이크로시스템즈] 다색(Multi-color) 형광 이미징의 전형적인 방식은 형광 염색된 시료의 형광을 순차적으로 촬영하는 것입니다. 각각의 형광을 개별적으로 촬영하고 마지막에 병합(merge) 과정을 거침으로써 멀티 컬러 이미지가 생성됩니다. 그러나 엑소좀(exosome)과 같은 소포 추적(Vesicle tracking), 칼슘 이미징(Calcium imaging), 미토콘드리아(Mitochondria) 움직임 등 세포 내에서 빠르게 일어나는 이벤트를 이미징하기에 기존의 순차적 방식은 속도가 느려 적합하지 않을 수 있습니다. 라이카 마이크로시스템즈에서 진행하는 본 웨비나에서는 살아있는 세포에서 빠르게 일어나는 생물학적 이벤트들을 정확하게 포착하는 다색(Multi-color) 이미징 기술을 소개합니다. 세포 내 역학(Dynamics) 연구를 하는 연구자분들이라면 여러 형광을 동시에 촬영하는 본 기술을 통해 의미 있는 데이터를 수집할 수 있습니다.
  • 2023년 12월 19일 (화) 오후 02시
  • 김태현 (라이카 마이크로시스템즈)
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학술웨비나 알츠하이머병에 대한 GV1001의 치료효과 및 작용기전 - 항염증효과 중심으로 [Brain Behav. Immun.] 최근 알츠하이머병에 대한 새로운 치료제들이 성공함으로써 그 어느때보다 알츠하이머병 치료법에 대한 관심이 증가하고 있다. 아밀로이드 베타를 타겟으로하는 항체 치료제들이 3상 임상시험에서 치료효과를 입증함으로써 곧 진료현장에서 사용될 것이 확실해 보인다. 그런데, 고가임을 고려할 때 새로 치료법들의 치료적 유효성에 대한 이견은 여전히 존재하는 것이 사실이다. 알츠하이머병 환자들의 뇌 안에서 아밀로이드 베타의 축적을 매우 효과적으로 제거하였음에도, 증상 개선 효과는 기대에 미치지 못한다. 이는 알츠하이머병의 진행에 있어서 아밀로이드 베타가 초기에는 매우 중요한 역할을 하지만 이후 신경염증이 생기고 타우병변이 진행되면 아밀로이드 베타의 제거만으로는 완벽한 치료효과를 기대하기에는 어렵다는 사실을 반증한다고 할 수 있다. 따라서, 신경염증 및 타우병변의 제거을 위한 새로운 치료법 개발이 반드시 필요하고 향후에는 이런 약제들의 복합 처방이 환자들에게 도움이 될 것이라는 생각에는 모두 동의하는 상황이다. 본 연구에서는 hTERT의 active catalytic site 중 16개 아미노산을 모체로 합성한 GV1001이 알츠하이머병 동물모델에서 치료효과가 띄어나고 이런 효과는 GV1001이 나타내는 항염증효과에 의한 것이라는 사실을 규명하였다. 특히, GV1001이 GnRHR 를 활성화시켜 astrocytes와 microglia의 항염증효과를 개선하고 이런 변화가 알츠하이머병 병리의 전반에 영향을 미쳐 치료효과를 보인다는 사실을 입증한 것이다. 이는 기존에 진행되었던 중증도 및 중증 알츠하이머병 환자 대상 2상 임상시험에 확인된 GV1001의 치료적 유용성을 설명할 수 있는 기전을 제시했다는데 큰 의미가 있다.
  • 2023년 12월 18일 (월) 오후 03시
  • 고성호 (한양대학교 의과대학)
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학술웨비나 고품질 유전체 조립 및 분석을 통해 밝힌 선충 텔로미어 서열의 진화 [Genome Res.] 텔로미어는 텔로미어 반복 모티프(TRM)의 연속된 배열 및 텔로미어 결합 단백질(TBP)로 이루어져 있으며, 염색체 끝의 보호와 복제를 담당합니다. TBP의 서열 특이성 때문에 TRM은 큰 분류군 내에서도 잘 보존되어 있음에도, 식물, 균 및 절지동물류에서는 상당한 TRM 변화가 관찰되었습니다. 선충 100종의 공개된 유전체 서열 데이터를 사용하여 TRM을 분석하였고, 그 결과 세 개의 독립된 분기에서 새로운 TRM의 진화를 관찰하였습니다. 이들 중 Panagrolaimidae 과에서의 TRM 진화를 중점적으로 다뤘으며, 고품질의 유전체 조립을 수행하여 실제로 염색체 끝의 텔로미어가 새로운 TRM으로 이루어져 있음을 확인하였습니다. 또한, 서브텔로미어 영역에서 새로운 TRM을 포함하는 특정 서열의 반복을 발견하였으며, 해당 서열이 대안적 텔로미어 유지 기전을 통해 손상된 텔로미어의 수리에 사용되었을 것이라 추론하였습니다. 본 연구는 이 반복서열이 새로운 TRM의 진화를 도왔을 가능성을 제안합니다.
  • 2023년 12월 13일 (수) 오후 02시
  • 임지선 (서울대학교)
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학술웨비나 유해 남조류 대발생에 따른 항생제 내성 유전자 및 미생물군집의 역학 [Environ. Int.] 유해 남조류 대발생(cyanobacterial harmful algal blooms; cyanoHABs)은 담수 환경 내 미생물 불균형의 한 형태로, 환경 및 공중보건 문제를 야기하고 있습니다. 더불어 담수 환경은 항생제 내성 유전자의 중요한 저장소로서, 다양한 환경에서 항생제 내성 유전자를 전달하는 매개체 역할을 합니다. 따라서 담수 환경 내 미생물 상호작용의 변화가 항생제 내성 유전자에 미치는 영향에 대한 이해가 중요합니다. 본 발표에서는 유해 남조류 대발생과 항생제 내성 유전자 간의 상호 작용에 대해 조사한 연구를 소개하고자 합니다.
  • 2023년 12월 20일 (수) 오전 11시
  • 김민지 (경북대학교)
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학술웨비나 알코올성 간질환에서 미토콘드리아와 PDK의 역할 [Nat. Commun.] 알코올 관련 간질환(ALD)의 중요한 병태생리는 Ca2+ 과부하로 인한 미토콘드리아 기능 이상이 주요한 원인으로 간주됩니다. 그러나 ALD에서 미토콘드리아 Ca2+ 축적을 주도하는 기전이나 관련 인자는 알려지지 않았습니다. 본 연구에서는 간에서 GRP75 매개된 미토콘드리아와 연관된 ER 막 (MAM) Ca2+ 채널링 (MCC) 복합체 형성의 증가가 in vitro 및 ALD의 수컷 마우스 모델에서 미토콘드리아 기능 이상을 유발한다는 것을 입증하였습니다. 전사체 분석에서 PDK4가 ALD에서 주로 유도되는 MAM 키나제임을 밝혔습니다. 인간 ALD 환자군의 분석도 동일한 결과를 보입니다. 질량 분석법 결과는 PDK4에 의하여 GRP75가 인산화 됨이 확인되었습니다. 반대로, 인산화 불가능한 GRP75 돌연변이 또는 PDK4의 유전적 소거는 알코올 유발 MCC 복합체 형성 및 이에 따른 미토콘드리아 Ca2+ 축적과 기능 이상을 방지하였습니다. 마지막으로, 알코올 유발 간손상에서 MAM 형성을 인공적으로 유도하였을 때는 PDK4 결핍의 보호 효과를 확인할 수 없었습니다. 이상을 종합하면 결론적으로 ALD에서 PDK4 증가가 미토콘드리아 기능 이상을 촉진하는 조절 역할을 정의합니다.
  • 2024년 01월 08일 (월) 오후 02시
  • 이인규 (경북대학교 의과대학)
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학술웨비나 차세대 교모세포종 광역학 치료법으로서의 고분자 아미노-단일-벤젠 나노 응집체 [Chem. Eng. J.] 광역학 치료(PDT)는 특정 파장의 빛으로 광감각제(PS)를 조사하여 활성 산소종(ROS) 생성을 유도하여 종양 치료를 위한 보조 치료 요법으로써 각광 받고 있습니다. PDT 치료의 효율성은 ROS 생성을 촉진하는 PS의 높은 ISC(High Intersystem Crossing) 프로세스에 의해 향상됩니다. 본 연구에서는 ISC 공정을 개선하여 우수한 PDT 효능을 보이는 고분자 아미노 단일 벤젠 나노 응집체(PANA) 기반의 차세대 PS를 공개했습니다. PANA는 손쉬운 합성 방법, 높은 확장성(>10g), 밝은 적색 방출, 높은 물리화학적 안정성, 높은 생물학적 안전성 및 높은 PDT 효능과 같은 실용적인 응용 분야에 대한 수많은 유리한 기능을 보여줍니다. 본 연구에서 PANA는 PDT를 이용한 교모세포종(GBM) 치료에 적용되었으며, 생물학적 독성 문제 없이 마우스 동물 모델에서 탁월한 GBM 원점 특성과 높은 치료 효능을 보여주었습니다.
  • 2024년 01월 03일 (수) 오후 03시
  • 김재훈 (경희대학교 의과대학)
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학술웨비나 CellNeighborEX: 공간 전사체 데이터를 기반으로 세포 이웃에 따른 유전자 발현 차이 분석하기[Mol. Syst. Biol.] 세포들은 다양한 방식으로 주변 미세환경을 감지하고 생물학적 신호를 전달합니다. 리간드와 수용체를 활용하는 방법 이외에도, 세포들은 간극 결합을 비롯한 다양한 채널을 통해 주변 세포들과 소통합니다. 그러나 현재까지 제시된 방법들은 이웃하는 세포들 간 상호작용과 그 영향을 탐구하는 데 제한이 있습니다. 이에 저희는 공간 전사체 데이터를 이용하여 세포 이웃에 따른 유전자 발현 차이를 효과적으로 살펴볼 수 있는 CellNeighborEX를 개발하였습니다. CellNeighborEX를 통해 쥐의 배아, 뇌, 간암을 비롯한 다양한 조직에서 세포가 이웃하는 세포 유형에 따라 다른 유전자들을 발현시키는 현상을 관찰하였습니다. 그리고 이러한 유전자들은 발생 또는 전이와 같은 중요한 생물학적 과정과 관련이 있다는 것을 발견하였습니다. 뿐만 아니라, 이웃하는 세포 유형에 따라 달라지는 유전자 발현 현상을 공간적 시각화를 통해서도 확인하였습니다. 세포 이웃에 따라 다르게 발현되는 유전자 집합은 리간드-수용체 발현으로는 발견하기 어려운 새로운 유전자, 즉 세포 간 상호작용에 기여하는 잠재적 유전자일 수 있다는 점에서 그 중요성을 찾을 수 있습니다.
  • 2024년 01월 03일 (수) 오전 11시
  • 김효빈 (Cedars-Sinai Medical Center)
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학술웨비나 주사형 ‘조직 재생 전도성 하이드로젤 필러’를 이용한 즉각적인 로봇 재활 시스템 [Nature] 심각한 근육 손상 초기에 적절한 치료를 받지 못하면 만성적으로 근육이 기능적으로 결손되고, 이로 인한 장애가 유발될 수 있다. 근력 감소로 인한 환자 삶의 질 저하를 막으려면 근육의 정상적 회복을 촉진하는 동시에 움직임의 즉각적 회복을 돕는 재활 치료가 필요하다. 최근에는 손상된 신경‧근육 회복에 있어 보행 보조 로봇 등 웨어러블 장치와 체내 이식형 소자가 통합된 ‘폐회로 보행 재활 기술’이 각광받고 있다. 그럼에도 불구하고, 체외 장치와 체내 조직을 연결하기 위한 소자들의 크기가 커서 복잡하고 작은 손상된 조직 영역에 이식하기 어려웠다. 또한, 딱딱한 소자가 부드러운 조직에 지속적인 마찰을 일으켜 염증이 유발된다는 것도 문제 중 하나이다. 이러한 한계를 극복하기 위해, 본 연구에서는 생체조직처럼 부드러우면서도 조직에 잘 접착되고, 전기 저항이 작아 근육과 신경의 전기 신호를 잘 전달할 수 있는 새로운 전도성 히알루론산 하이드로젤 주사제를 개발했다. 페닐보론산 작용기 기반의 다중 가교결합을 기반으로 젤화시 금 나노 입자를 자체적으로 형성시킬 수 있음을 확인하였으며, 이러한 전도성 하이드로젤을 근육조직과 신경조직의 손상된 부위를 채웠을 때 전기생리학적 신호들을 전달할 수 있음을 확인하였다. 나아가 동물실험을 통해 빠른 근육 재생 및 재활 효과도 확인했다. 경골전방근육이 심하게 손상된 설치류 모델의 조직 손상 부위에 제작한 보형물을 주사하고, 말초신경에 전기 자극을 가할 수 있도록 인터페이싱 소자를 이식했다. 신경 전기 자극을 주었을 때 발생하는 근전도 신호를 계측하여 보행 보조 로봇을 작동, 소동물의 보행을 성공적으로 보조할 수 있음을 검증하였다. 해당 연구는 연성 생체소재와 로봇보조재활 시스템을 연결하는 새로운 개념을 제안하며, 근육 및 말초신경 뿐만 아니라 뇌, 심장 등 다양한 장기에 적용할 수 있는 시스템이 될 것으로 기대하고 있다.
  • 2023년 12월 14일 (목) 오후 02시
  • 신미경 (성균관대학교)
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