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학술웨비나 피부 속 골지체 노화 [Dev. Cell] 우리 신체는 하나의 세포로부터 탄생하고 성장하고 어른이 되고 노화되는 “다양한 발달”을 겪게 됩니다. 이번 연구는, 세포가 노화되면서 점차 외부 시그널에 반응을 하지 못하게 되는 발달 생물학의 오래된 의문에, 해답을 하나 제시하였습니다. 세포내 소기관인 “골지체 노화”를 발견하고 그 원인으로 “아연 항상성 변화”를 확인하였습니다. 이를 바탕으로 “노화는 생체 분자들이 열역학 제2법칙을 따라 움직이는 필수 불가결한 흐름”에 한 표 더 기여하였습니다. 인간 세포는 항상 살아 있으며 대사를 하고 있습니다. 다양한 세포내 물질들의 무질서도는 끊임없이 증가하게 되는데, 세포내 필수 미네랄인 “아연”의 무질서도도 증가하게 됩니다. 그 결과, 아연 항상성이 중요한 세포내 소기관 골지체의 노화가 진행되게 됩니다. “골지체 노화”는 골지체에서 만들어내는 세포내 고속도로인 “미세소관” 구조를 점차 파괴하게 됩니다. 그 결과, 세포는 점차 다양한 외부 신호를 운반하는 자동차인 단백질들이 정상적인 위치로 이동하지 못하게 됩니다. 이로 인해 세포는 더 이상 말을 듣지 않게 되고 이번 연구에서는 피부의 노화에 큰 영향을 끼침을 확인하였습니다. “골지체 노화 제어”는 노인성 질환 예방 또는 건강 수명 연장을 위해 주목되어야 부분입니다.
  • 2025년 02월 17일 (월) 오후 02시
  • 빈범호 (아주대학교)
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학술웨비나 단일 세포 분석을 위한 나노레이저 입자 개발 [Nat. Nanotechnol.] 본 세미나는 단일 세포 분석에서 나노레이저 입자의 응용 가능성을 소개해드립니다. 나노레이저 입자는 기존의 형광 분자나 양자점과 다르게 협소한 방출 스펙트럼 선폭 (<1nm)을 반도체물질과 빛의 상호작용으로 만들어낼수 있습니다. 이로써 기존의 발광체와 다르게 다양한 색깔을 만들수 있게 되고 조합적인 세포 바코딩을 가능하게 합니다. 레이저에 대한 기본적인 물리적 원리에 대한 설명과 더불어, 세계에서 가장 작은 레이저 (170 nm) 개발과 반파장 크기 한계 달성; 주입 가능한 생체 적합성나노레이저 입자의 대규모 제작; 초해상도 및 실시간 생체 내 세포 추적을 위한 나노레이저 입자 현미경(LASE); 그리고 이동하는 단일 세포의 이질성을 연구하기 위한 나노레이저 입자 기반 오믹스 연구들을 소개해드립니다.
  • 2025년 02월 14일 (금) 오전 10시
  • 조상연 (Massachusetts General Hospital)
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기업웨비나 InTraSeq을 이용한 병원성 및 비병원성 Th17 세포의 분자 메커니즘 해독 [Cell Signaling Technology] InTraSeq을 이용한 병원성 및 비병원성 Th17 세포의 분자 메커니즘 해독 (Unlocking The Molecular Mechanism of Pathogenic and Non-pathogenic Th17 cells with InTraSeq.) 단일 세포 RNA 시퀀싱(scRNA-seq)은 세포 기능에 대한 부분적인 면을 보여줍니다. 이를 해결하기 위해 InTraSeq은 개별 세포 내에서 mRNA, surface, 세포질 및 핵 단백질을 동시에 측정할 수 있게 합니다. 이 다양한 접근 방식은 동일한 샘플에서 RNA와 단백질 프로파일링을 결합하여 세포 기능에 대한 포괄적인 정보를 제공합니다. InTraSeq은 연구자들이 post-translational modifications (PTMs) 및 transcription factors를 포함한 중요한 세포 내 단백질 발현에 대한 관점을 확장할 수 있도록 합니다. 이는 세포 집단의 이질성을 이해하고 독특한 기능 상태를 식별하는 데 유용합니다. 우리는 InTraSeq을 사용하여 85,000개 이상의 세포에서 Th17 세포 분화 특성화와 동시에 RNA와 protein expression을 프로파일링 하였습니다. 우리의 결과는 주요 조절 인자와 그 표적 유전자의 식별을 포함하여 Th17 세포 분화에 대한 새로운 통찰을 밝혀냈습니다. InTraSeq은 mRNA, extra/intra-cellular proteins, signaling proteins, PTM을 동시에 측정함으로써 cellular processes에 대한 포괄적인 이해를 제공하며 새로운 조절 메커니즘을 식별할 수 있게 합니다. Single-cell RNA sequencing (scRNA-seq) provides a partial view of cellular function. To address this, InTraSeq enables the simultaneous measurement of mRNA, surface, cytoplasmic, and nuclear proteins within individual cells. This multimodal approach offers a comprehensive view of cellular function by combining RNA and protein profiling from the same sample. InTraSeq allows researchers to expand their view of critical intracellular protein expression, including post-translational modifications (PTMs) and transcription factors. This is valuable for understanding cell population heterogeneity and identifying distinct functional states. We used InTraSeq to characterize Th17 cell differentiation, simultaneously profiling RNA and protein expression in over 85,000 cells. Our results revealed novel insights into Th17 cell differentiation, including the identification of key regulatory factors and their target genes. By simultaneously measuring mRNA, extra and intra-cellular proteins, signaling proteins, and PTMs, InTraSeq offers a comprehensive understanding of cellular processes and enables the identification of novel regulatory mechanisms.
  • 2025년 02월 13일 (목) 오전 10시
  • Majd Ariss (Cell Signaling technology)
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학술웨비나 살모넬라의 숙주 감염에서 아미노산의 역할과 중요성 [Cell Host Microbe] 살모넬라(Salmonella)는 숙주 감염 시 장내 염증으로 생성된 다양한 이온(NO3-, S4O62-, DMSO, TMAO, Fumarate, H2O2)을 최종전자수용체로 사용하여 무산소호흡을 통해 에너지를 얻고 증식한다. 기존 연구는 숙주에 의해 생성된 최종전자수용체에 집중했지만, 본 연구는 Fumarate의 주요 공급원으로 장내 미생물이 생산하는 아미노산인 Aspartate에 주목했다. 살모넬라 감염시 숙주의 장내에서 발생하는 활성산소(ROS)는 장내 공생 미생물의 생장을 저해하게 되고, 이때 Bacteroides thetaiotaomicron (B. theta)가 분해(Lysis) 되면서 Aspartate를 방출한다. 살모넬라는 aspA (Aspartate-ammonia lyase) 효소를 이용해 Aspartate를 Fumarate로 전환하고, Fumarate를 최종전자수용체로 이용하여 무산소호흡을 통해 에너지를 얻음으로써 다른 장내 공생 미생물과의 생존경쟁에서 승리하여 증식하고, 숙주에 감염병을 일으킬 수 있다.
  • 2025년 02월 12일 (수) 오전 11시
  • 유웅재 (POSTECH)
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학술웨비나 P62 유비퀴틴화 억제를 통한 NS1-BP의 스트레스 응집체 조절 기전 연구[Nat. Commun.] 스트레스 응집체(Stress granules)는 세포가 스트레스 상황에서 비정상적인 단백질 생성을 억제하기 위해 mRNA, 번역개시인자, RNA 결합 단백질 등이 모여 형성되는 일시적인 세포 내 구조입니다. 일반적으로 스트레스가 해소되면 스스로 풀리며 본래 기능을 복구하지만, 여러가지 요인에 의해서 장시간 지속되기도 하며 단단히 뭉쳐 퇴행성 뇌질환의 원인이 되는 단백질 응집체로 발전되기도 합니다. 본 연구는 스트레스 응집체를 조절하는 핵심 단백질로 NS1-BP를 제안합니다. NS1-BP는 자가포식작용 관련 단백질인 GABARAP 및 p62와 상호작용하며, 특히 p62의 유비퀴틴화를 억제하고 스트레스 응집체의 제거에도 관여함을 확인하였습니다. 또한, 루게릭병 환자의 유도만능줄기세포에서 분화된 운동신경세포에서 NS1-BP 단백질 수준이 감소했으며, 이와 연관된 스트레스 응집체 변화가 관찰되었습니다. 이러한 결과는 NS1-BP가 스트레스 응집체 조절을 통해 퇴행성 뇌질환 유발을 억제할 가능성을 제시하며, 치료 후보 물질로서 가능성이 있음을 제안합니다.
  • 2025년 02월 07일 (금) 오전 10시
  • 전푸름 (한남대학교, 현 Nathan S.Kline Institute)
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학술웨비나 저선량 CT 노이즈 제거를 위한 멀티태스크 학습을 통한 강력한 판별자를 갖춘 생성적 적대적 네트워크 [IEEE Trans. Med. Imaging] 컴퓨터단층촬영(CT)에서 방사선량 감소는 2차 암 발생 위험을 줄이기 위해 필수적이지만, 저선량 CT(LDCT) 이미지는 노이즈 증가로 인해 진단 정확도에 부정적 영향을 미칠 수 있습니다. 이를 해결하기 위해 다양한 딥러닝 기반 LDCT 노이즈 제거 알고리즘이 개발되었으나, 시각적 불일치, 다양한 평가 지표에서의 성능 부족, 다른 CT 도메인에서의 네트워크 강건성 부족 등 여러 문제가 여전히 존재합니다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 세 가지 새로운 접근법을 제안합니다. 첫째, 복원, 이미지 레벨, 픽셀 레벨 세 가지 시각 작업을 동시에 수행하는 멀티태스크 학습 기반의 강화된 판별기를 가진 생성적 적대 신경망(GAN)을 제안합니다. 둘째, 복원 일관성(RC)과 비차이 억제(NDS)라는 두 가지 규제 메커니즘을 도입해 GAN 훈련을 효과적으로 지원합니다. 셋째, 주파수 및 공간 표현을 활용하기 위해 잔여 고속 푸리에 변환(Res-FFT-Conv) 블록을 생성기에 통합하여 혼합 수용영역을 제공합니다. 본 모델은 두 가지 노이즈 제거 작업에서 다양한 평가 지표와 방사선 전문의의 시각적 평가를 통해 검증되었으며, 최신 기법 대비 우수한 성능을 입증했습니다.
  • 2025년 02월 04일 (화) 오전 10시
  • 경성구 (서울아산병원)
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학술웨비나 AI 기반 지역 보행을 위한 적응형 하반신 외골격 시스템 Wearable robotic exoskeleton (외골격 로봇)은 인간 이동성을 향상시키는 데 있어 가능성 있는 솔루션을 제공하지만, 걷기 조건의 변화에 적응할 수 있는 제어기를 개발하는 것이 주요 과제로 남아 있습니다. 이 연구는 인공지능(AI) 기반의 적응형 외골격 시스템을 소개합니다. 이 시스템은 자동적으로 걷기 모드 간 보조 유형을 전환하고, 지면 경사에 따라 보조 수준을 조절하며, 현재 보행 단계에 따라 실시간으로 적시에 보조를 제공합니다. 트레드밀 실험 결과, AI 기반 보조는 기존 보조 방식의 3.5% 감소에 비해 대사 비용을 6.5% 줄이는 성과를 보였습니다. 또한, 이 제어기를 실제 걷기 환경에서도 확장하여 테스트한 결과, AI 기반 보조가 기존 방식에 비해 효과적인 조절 능력을 보여주었고 사용자 선호도 역시 높았습니다. AI 기반 제어기는 환경 및 사용자 상태 인식에서 우수한 성능을 발휘했습니다. 이 접근법은 별도의 모드 분류기가 필요 없으며, 사용자 독립적으로 작동해 다양한 조건에서 즉시 적용이 가능합니다. 이 연구는 AI 기반 외골격 로봇이 실제 보행 환경에서 인간 이동성을 높일 수 있는 잠재력을 보여줬습니다.
  • 2025년 02월 18일 (화) 오전 11시
  • 이다윗 (Stanford University)
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학술웨비나 다성분 단백질의 상호작용 프로그래밍을 통한 인공단백질 나노케이지 설계 [Nature] 다면체 형태를 갖는 단백질 나노케이지 (혹은 바이러스 캡시드 유사체)는 차세대 백신 플랫폼 및 유전자 전달체로 많은 주목받고 있는 구조 플랫폼입니다. 대칭적인 다면체는 모든 구성성분이 동일한 국소 대칭성을 갖는 닫힌 구조인데, 더 크고 더 복잡한 구조를 설계 하기 위해서는 이 국소 대칭을 벗어나도록 설계해야 합니다. 이 강연에서 저는 다성분 단백질의 상호작용 프로그래밍을 통해 국소 대칭성을 벗어난 복잡한 구조를 갖는 대형 나노케이지를 컴퓨터로 설계하고 실험적으로 검증하는 연구를 소개할 것입니다.
  • 2025년 02월 11일 (화) 오후 03시
  • 이상민 (POSTECH)
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학술웨비나 생체리듬 장애의 디지털 바이오 마커와 정신 건강 위험 사이의 실제 연관성 [npj Digit. Med.] 생체리듬의 장애는 우울증의 잠재적인 원인으로 인식되고 있지만, 그 실제 영향에 대해서는 잘 이해되지 않고 있다. 이 문제를 해결하기 위한 중요한 단계는 대규모 인구에서 실험실 환경 외부에서 생리적 시계열 데이터를 비침습적으로 수집하는 것이다. 디지털 도구, 특히 Fitbit 등의 웨어러블 기기는 이러한 노력에서 유망한 점을 제공한다. 이러한 웨어러블 데이터를 사용하여, 우리는 먼저 다양한 내부 생체리듬과 각각의 생체리듬 및 수면-각성 주기 사이의 불일치를 정량화 하였다. 미국 전역에서 모집된 800명 이상의 의료인 (레지던트) 들로부터 50,000일 이상의 데이터를 기반으로 한 우리의 분석은 생체리듬 장애의 디지털 지표와 기분 변화 사이의 양방향 연관성을 밝혀냈으며, 이는 인구통계학적 및 지리적 변수와 같은 혼란 요인을 고려하였다. 또한, PHQ-9점수에서 임상적으로 관련된 정신 건강 위험 증상들을 발견하여 이를 검증하였다. 이러한 발견들은 정신과적 개입의 지표로 사용될 수 있는 확장 가능한 생체리듬 장애의 디지털 바이오 마커들을 검증하는 중요한 과정이다.
  • 2025년 02월 06일 (목) 오전 10시
  • 이민기 (University of Michigan)
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학술웨비나 Collagen signaling and matrix stiffness regulate multipotency in glandular epithelial stem cells in mice [Nat. Commun.] Glandular epithelia, including mammary gland (MG) and prostate, are composed of luminal and basal cells. During embryonic development, glandular epithelia arise from multipotent stem cells (SCs) that are replaced after birth by unipotent basal and unipotent luminal SCs. Different conditions, such as basal cell transplantation, luminal cell ablation, and oncogene expression can reinduce adult basal SC (BaSCs) multipotency in different glandular epithelia. The mechanisms regulating the reactivation of multipotency are incompletely understood. Here, we have found that Collagen I expression is commonly upregulated in BaSCs across the different multipotent conditions. Increasing collagen concentration or stiffness of the extracellular matrix (ECM) promotes BaSC multipotency in MG and prostate organoids. Single cell RNA-seq of MG organoids in stiff conditions have uncovered the importance of β1 integrin/FAK/AP-1 axis in the regulation of BaSC multipotency. Altogether our study uncovers the key role of Collagen signaling and ECM stiffness in the regulation of multipotency in glandular epithelia.
  • 2025년 02월 05일 (수) 오후 03시
  • 송유라 (Université Libre de Bruxelles)
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