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학술웨비나 단일 저해제 농도를 이용한 효소 저해 분석 최적화 [Nat. Commun.] 효소 저해 분석은 약물 개발 및 식품 가공에서 핵심적인 과정으로, 저해 상수의 정밀한 추정이 요구됩니다. 기존에는 다양한 기질 및 저해제 농도를 활용한 실험을 통해 이러한 상수를 추정해 왔으나, 추정값의 연구 간 일관성 부족으로 인해 보다 체계적인 실험 설계 기준이 필요한 실정입니다. 본 연구에서는 다양한 실험 설계에서의 추정 오류 지형(error landscape)을 분석함으로써 이러한 문제를 해결하고자 하였습니다. 그 결과, 기존 실험 데이터의 약 절반은 불필요하거나 오히려 편향을 유발할 수 있음이 밝혀졌습니다. 이에 우리는 IC₅₀와 저해 상수 간의 수학적 관계를 추정 과정에 통합함으로써, IC₅₀보다 높은 단일 저해제 농도만으로도 정밀한 추정이 가능함을 확인했습니다. 우리는 이와 같은 “IC₅₀ 기반 최적 접근법”을 통해 실험 횟수를 75% 이상 줄이면서도 정밀도와 정확도를 모두 확보할 수 있음을 보였습니다.
  • 2025년 08월 19일 (화) 오전 10시
  • 장형준 (KAIST, IBS)
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학술웨비나 장기 신경조절을 위한 생체접착성 하이드로젤 통합 초소형 웨어러블 초음파 트랜스듀서 시스템 [Nat. Commun.] 경두개 집속 초음파 자극술은 신경퇴행성 질환 및 정신질환 치료를 위한 유망한 비침습적 신경조절 기술로 주목받고 있습니다. 그러나 기존 시스템은 부피가 크고, 수분 증발로 인해 쉽게 마르며 접착력이 부족한 상용 초음파 겔에 의존하기 때문에 장기적인 임상 적용에 제약이 있습니다. 본 연구에서는 일반적인 신경 전극과 유사한 크기의 초소형 집속 초음파 트랜스듀서에 생체접착성 음향 하이드로젤(bioadhesive acoustic hydrogel)을 통합한 웨어러블 초음파 시스템인 MiniUlTra (Miniaturized and Bioadhesive-coupled Ultrasound Transducer)를 개발하였습니다. 개발된 시스템은 간단한 구조와 함께 의도된 위치에서 높은 해상도의 초음파 집속 성능을 구현하였으며, 통합된 생체접착성 음향 하이드로젤은 우수한 피부 접착력과 장기간 유지되는 낮은 음향 감쇠율(acoustic attenuation)을 통해 안정성을 입증하였습니다. 또한, MiniUlTra의 유효성을 평가하기 위해 기능적 전기 자극(FES)으로 유도된 체성감각 유발전위(SEP)를 28일간 억제하는 데 성공함으로써, 본 장치가 장기 착용이 가능한 차세대 신경조절 시스템으로서의 가능성을 보여주었습니다.
  • 2025년 07월 21일 (월) 오전 10시
  • 정진모 (The University of Texas at Austin)
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학술웨비나 유방암 치료 및 상처 치유를 위한 다기능 생체활성을 지닌 이중층 나노섬유 매트릭스 [Small] 삼중음성 유방암 (triple negative breast cancer) 수술 후 발생할 수 있는 두 가지 주요 문제, 즉 남아 있는 암세포 제거를 통한 재발 방지와 수술 부위 감염 예방을 동시에 해결할 수 있는 이중층 나노섬유 기반의 ‘스마트 나노패치’를 개발하였습니다. 스마트 나노패치의 내층은 친수성 표면 위에 미세한 구리 과산화물 나노입자 (copper peroxide nanoparticles)를 담고 있어, 체액과 접촉 시 즉각적으로 활성화되어 암세포를 표적 제거하는 반응성 분자 (reactive oxygen species) 를 생성합니다. 여기에 근적외선 레이저를 조사하면 국소적인 열이 발생해, 저항성 암세포와 세균까지 효과적으로 사멸시킬 수 있습니다. 동시에, 외층의 소수성 구조는 항암제인 라파마이신 (rapamycin)을 서서히 방출하여 암세포를 지속적으로 억제하고 세균 증식을 차단합니다. 이 패치는 뛰어난 항암 효과 외에도 혈관 신생과 콜라겐 재생을 유도해 상처 치유를 촉진하며, 구조가 유연해 접착제 없이도 다양한 상처 부위에 잘 밀착됩니다. 또한, 환자 개개인의 상태에 맞게 두께나 기계적 특성 조절이 가능해 외과적으로 활용도가 높습니다. 전임상 실험에서는 이 플랫폼이 종양 재발 없이 감염도 완전히 억제하며, 전신 부작용 없이 우수한 생체적합성을 보이는 것이 확인되었습니다. 요약하자면, 이 이중기능 나노패치는 표적 항암 치료와 조직 재생을 하나의 생체재료로 통합한 획기적인 기술로, 보다 안전하고 효과적인 맞춤형 유방암 수술 후 관리 방법을 제시합니다. 암 억제와 상처 회복을 동시에 해결함으로써 환자의 예후를 향상시키고, 향후 다른 난치성 종양 치료에도 활용될 수 있는 가능성을 보여줍니다.
  • 2025년 07월 29일 (화) 오전 10시
  • 김성윤 (Rutgers, The State University of New Jersey, 강원대학교 약학대학)
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학술웨비나 폐암에서 바코드 나노 입자 내에 위치한 이온화 가능한 지질이 세포 내 국소화 및 면역 세포 표적 유도에 관한 연구 [ACS Nano] 상당수의 질병이 세포 소기관의 오작동과 관련이 있기 때문에 약물의 효과를 정확하게 예측하고 효능을 높이기 위해서는 운반체와 운반체가 표적 세포에 도착하는 과정뿐만 아니라 세포 소기관의 최종 목적지까지 검사하는 것이 필수적입니다. 여기에서는 여러 종류의 NP를 동시에 정량화하기 위한 다중 순환 면역 형광 기술 (multiplexed cyclic immunofluorescence)과 결합된 DNA 바코드의 신호 증폭을 통한 나노입자(NP) 현미경 (NANO-SAD)을 소개합니다. 이 기술은 standard fluorescence in situ hybridization에 비해 형광 신호 대 잡음을 15배 향상시켜 시험관 내 및 생체 내에서 세 가지 코어-쉘 NP(G0-P5, 7C1-F5, C12-D)의 내부 및 상호 분포를 보다 정밀하게 분석할 수 있는 수단을 제공했습니다. 시험관 내 결과, 대식세포에서는 G0-C14 양이온성 지질로 응축된 핵산이 리소좀에 주로 위치하는 반면, 종양 세포에서는 양이온성 지질의 종류에 관계없이 핵산이 주로 미토콘드리아에 위치하는 것으로 나타났습니다. 생체 내 결과를 종합하면 G0-C14 양이온성 지질로 응축된 핵산이 CD206+ 면역 세포에서 가장 많이 흡수된 반면, 7C1 및 C12-200 양이온성 지질로 응축된 핵산은 CD206+CD11c+Arg1+ 면역 세포에서 가장 높은 수준의 흡수를 나타냈습니다.
  • 2025년 07월 23일 (수) 오전 11시
  • 오누리 (KSA of KAIST)
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학술웨비나 장기 신경조절을 위한 생체접착성 하이드로젤 통합 초소형 웨어러블 초음파 트랜스듀서 시스템 [Nat. Commun.] 경두개 집속 초음파 자극술은 신경퇴행성 질환 및 정신질환 치료를 위한 유망한 비침습적 신경조절 기술로 주목받고 있습니다. 그러나 기존 시스템은 부피가 크고, 수분 증발로 인해 쉽게 마르며 접착력이 부족한 상용 초음파 겔에 의존하기 때문에 장기적인 임상 적용에 제약이 있습니다. 본 연구에서는 일반적인 신경 전극과 유사한 크기의 초소형 집속 초음파 트랜스듀서에 생체접착성 음향 하이드로젤(bioadhesive acoustic hydrogel)을 통합한 웨어러블 초음파 시스템인 MiniUlTra (Miniaturized and Bioadhesive-coupled Ultrasound Transducer)를 개발하였습니다. 개발된 시스템은 간단한 구조와 함께 의도된 위치에서 높은 해상도의 초음파 집속 성능을 구현하였으며, 통합된 생체접착성 음향 하이드로젤은 우수한 피부 접착력과 장기간 유지되는 낮은 음향 감쇠율(acoustic attenuation)을 통해 안정성을 입증하였습니다. 또한, MiniUlTra의 유효성을 평가하기 위해 기능적 전기 자극(FES)으로 유도된 체성감각 유발전위(SEP)를 28일간 억제하는 데 성공함으로써, 본 장치가 장기 착용이 가능한 차세대 신경조절 시스템으로서의 가능성을 보여주었습니다.
  • 2025년 07월 21일 (월) 오전 10시
  • 정진모 (The University of Texas at Austin)
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학술웨비나 초고감도 지속발광 바이오루미네센스 기반 바이러스 항원 현장진단 [Nat. Biomed. Eng.,] 바이오루미네센스는 높은 신호대잡음비와 외부 조사광이 필요 없다는 장점 덕분에 진단 분야에서 유망한 기술로 주목받고 있습니다. 그러나 바이오루미네센스 신호의 빠른 소멸과 타깃 분자에 결합된 후 효소 활성 저하 문제는 현장진단 적용 시 신뢰성을 떨어뜨리는 주요 한계로 작용해 왔습니다. 본 연구에서는 초고감도 및 장시간 발광을 실현한 효소 연쇄 반응 기반의 루미네센스 센서 시스템(LUCAS)을 소개합니다. 본 시스템은 연속적인 효소 반응을 통해 기존 바이오루미네센스 시스템 대비 500배 이상의 신호 증폭과 8배 이상의 신호 지속성 향상을 달성하였습니다. LUCAS는 외부 전원 없이 작동 가능한 휴대형 완전 자동화 장치에 구현되어, 23분 이내의 신속한 분석이 가능하며, SARS-CoV-2를 포함한 호흡기 바이러스, HIV, HBV, HCV 등 혈액 매개 바이러스를 대상으로 하는 임상 모델에서 94% 이상의 정확도로 양성/음성 분류를 수행하였습니다. 총 177건의 환자 샘플 및 130건의 바이러스 첨가 혈청 샘플을 분석하였습니다. LUCAS 시스템은 분산형, 빠르고 민감하며 특이적이고 비용 효율적인 진단 플랫폼으로, 자원이 제한된 환경에서도 활용 가능한 진단 도구로서의 가능성을 보여줍니다.
  • 2025년 08월 21일 (목) 오전 10시
  • 김성완 (Brigham and Women’s Hospital/Harvard Medical School)
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학술웨비나 선천 면역과 NF-κB 경로에 의한 전립선 줄기세포의 가소성, 재프로그래밍 및 종양 개시 조절 [Nat. Cancer] 전립선 상피는 다능성 줄기세포로부터 발달하며, 성체에서는 계통이 제한된 기저세포(basal) 및 루미날세포(luminal) 단능성 줄기세포로 대체됩니다. Pten 유전자 결손은 기저세포에서 다시 다능성을 유도하지만, 이러한 기저세포의 가소성과 종양 개시를 조절하는 분자적 기전은 아직 잘 알려져 있지 않습니다. 본 연구에서는 기저세포에서 Pten 결손이 영역 특이적으로 서로 다른 세포 운명 재프로그래밍 및 종양 개시를 유도함을 밝혔습니다. 단일세포 RNA 시퀀싱, ATAC-seq, 조직 내 분석을 통해, Pten이 결손된 전립선의 앞쪽(anterior) 및 등-측(dorsolateral) 영역에서는 기저세포가 높은 가소성을 보이며 hillock 유사 상태로 재프로그래밍되고, 이후 근위부 유사 루미날 상태로 진행한 뒤 침습성 종양을 형성함을 확인하였습니다. 이러한 기저세포 재프로그래밍은 선천 면역 활성화와 연관되어 있었습니다. 인터루킨-1, JAK–STAT, NF-κB 경로를 표적으로 하는 약리학적 억제와 Nfkb의 유전적 제거는 Pten에 의해 유도된 세포 가소성과 재프로그래밍을 세포 자율적으로 억제하였으며, 이는 전립선암 예방 및 치료를 위한 새로운 가능성을 제시합니다.
  • 2025년 08월 19일 (화) 오후 03시
  • 송유라 (Université Libre de Bruxelles)
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학술웨비나 pH-감응형 엔도좀 탈출 모티프를 이용한 세포질 침투 항체 플랫폼 개발 및 응용 [J. Control. Release] 저희 연구실은 세포질 침투 능력을 갖춘 완전한 IgG 형식의 항체 플랫폼(in2CT4.1)을 개발하였습니다. 본 항체는 CH3 및 CL 도메인에 삽입된 pH-responsive endosomal escape motif(R-W/E)를 통해 약산성 환경에서 선택적으로 엔도좀을 탈출하며, 항체의 안정성이나 반감기에 영향을 주지 않고, non-specificity 없이 표적 세포에 특이적으로 작용합니다. 해당 모티프는 항체의 불변영역에 위치하므로 다양한 항체에 범용적으로 적용 가능하며, 이를 기반으로 세포질 내 단백질을 직접 표적하거나 독소 단백질과 융합하여 면역독소 형태로도 활용할 수 있음을 입증하였습니다. 본 플랫폼은 기존 세포질 전달 기술의 한계를 극복하는 새로운 설계 전략으로서, 다양한 질환의 세포내 표적 치료에 폭넓게 기여할 수 있을 것으로 기대됩니다.
  • 2025년 08월 20일 (수) 오전 10시
  • 김대성 (아주대학교)
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학술웨비나 큐보솜과 mRNA의 만남 [Nat. Commun.] 코로나 백신의 성공적인 상용화는 수많은 인명을 구할 수 있었음. 하지만, 필수적으로 요구된 콜드체인 시스템은 백신 보급을 원활히 하는데 장애가 되었음. 콜드체인 시스템이 필요했던 이유는, 근본적으로 백신에 활용된 리피드 나노입자의 구조적인 물리적 불안정성에 기인함. 때문에, 미래의 팬데믹에 대응할 차세대 백신은 물리적 안정성이 높은 전달체가 필요함. 큐빅 결정구조의 리피드 나노입자(큐보솜)는 물리적 안정성이 뛰어남. 뿐만 아니라 막 융합 능력도 뛰어난 장점이 있어 차세대 전달체로서의 가능성이 높음. 하지만, 기존 큐보솜은 작은 공극 사이즈때문에 거대분자를 담지하는 것이 도전적이었음. 본 연구에서, Premixing 전략을 통해 제조된 큐빅 구조 리피드 나노입자는 거대분자(mRNA)를 성공적으로 담지할 수 있을 뿐만 아니라, 뛰어난 안정성과 기존 LNP 보다 높은 전달 효율을 보였음. 앞으로는 결정구조의 리피드 나노입자를 활용한 연구가 활발하게 진행될 것으로 기대함.
  • 2025년 08월 20일 (수) 오후 02시
  • 진하린 (한국과학기술연구원, UST)
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학술웨비나 장기 간 대사물 생산과 소비의 전신 지도: 돼지 모델 기반 건강과 심혈관 질환 비교 [Cell] 생체 내 장기들은 생존과 건강 유지를 위해 지속적으로 순환 대사물질(circulating metabolites)을 생산하고 소비합니다. 하지만 이러한 기본적인 대사 흐름이 식이 및 질병에 의해 어떻게 교란되는지는 거의 알려져 있지 않습니다. 우리는 돼지 모델을 이용해 다양한 병태생리 조건(단식/섭식, 서구식 식단, LDL 수용체 결핍)에서 장기 간 대사 흐름을 분석하여 지도화하였습니다. 그 결과, 서구식 식단과 LDLR 결핍은 장기 간 대사물질 교환과 호르몬 조절을 교란하고, 여러 장기에서 담즙산을 분비하여 혈관 염증 및 동맥경화를 유도할 수 있음을 발견했습니다. 이 연구는 장기 간 대사 교란이 질병 유발로 이어지는 생화학적 기전을 제시합니다.
  • 2025년 08월 22일 (금) 오전 10시
  • 정선희 (University of California Irvine)
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