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학술웨비나 HepScope: 악성 간세포를 간암 단세포 데이터에서 분리하기 위한 유전자 세트 및 인공지능 도구 개발 [J. Big Data] Hepatocellular carcinoma (HCC) presents a major health issue worldwide. This study introduces the HepScope gene set, developed through a hybrid approach that uti‐ lizes single‐cell RNA sequencing (scRNA‐seq), spatial transcriptomics (stRNA‐seq), bulk RNA‐seq, and proteomics data, along with the adaptation of Convolutional Neural Network (CNN) techniques. Comprising 113 genes significantly upregulated in malig‐ nant hepatocytes, HepScope gene set includes 77 genes unique to this set compared to other HCC‐related gene sets. Unlike existing solutions, HepScope gene set demon‐ strated superior discriminatory power in distinguishing malignant from non‐malignant hepatocytes, as validated by Seurat’s module score, outperforming five other gene sets across multiple datasets. A 1D‐CNN model, specifically adapted for the HepScope gene set, achieved superior accuracy (0.71), AUROC (0.82), and F1 score (0.85) compared to models trained on other gene sets, underscoring its enhanced predictive preci‐ sion and robustness. Rigorous cross‐validation and benchmarking against alternative models confirmed HepScope’s consistent performance. Additionally, we evaluated the prognostic capability of the HepScope gene set across two independent cohorts, demonstrating that the HepScope‐based risk score is a strong independent predictor of overall and disease‐free survival, making it a valuable tool for patient prognosis. Col‐ lectively, our findings position HepScope as a promising gene set for both diagnostic and prognostic applications in HCC, highlighting its potential in precision medicine for HCC and offering insights into personalized therapy development.
  • 2024년 12월 26일 (목) 오후 03시
  • Jestlin Tianthing Ng (아주대학교 의과대학)
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학술웨비나 웨어러블 기반 수면 및 생체리듬 지표를 활용한 기분 장애 환자의 기분 삽화 예측 및 인과관계 규명 [npj Digit. Med.] 기분 장애는 현대 사회에서 매우 흔한 질환으로, 매년 100만 명 이상이 새로 진단받고 있다. 기분 장애 환자들은 우울증이나 조증과 같은 뚜렷한 증상이 나타나는 시기, 즉 기분 삽화를 경험한다. 이러한 기분 삽화를 예측하기 위해 기존 연구들은 다양한 웨어러블 기기 데이터를 활용해 왔다. 예를 들어, 환자의 수면, 자기 전 걸음 수, 빛 노출 데이터를 바탕으로 여러 지표를 계산하고, 이를 머신러닝 알고리즘에 적용해 기분 삽화를 예측했다. 그러나 이러한 방식은 다양한 데이터를 요구하기 때문에 실제 일상에서 활용하기 어렵다는 한계가 있다. 본 웨비나에서는 오직 수면 데이터만으로 기분 삽화를 정확하게 예측할 수 있는 접근법을 소개한다. 구체적으로, 수면 데이터를 수리 모형에 적용하여 장기적인 생체 리듬을 추정한다. 추정된 생체 리듬을 기반으로 수면 및 생체 리듬에 관한 36가지 지표를 도출하고, 이를 머신러닝 알고리즘에 적용해 우울증, 조증, 경조증을 효과적으로 예측한다. 특히, 36가지 지표 중 생체 리듬 위상이 기분 삽화 예측에 가장 중요한 요소로 확인되었으며, 이들 사이의 명확한 인과관계를 제시한다.
  • 2024년 12월 30일 (월) 오전 10시
  • 임동주 (KAIST, IBS)
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학술웨비나 예쁜꼬마선충 히치하이킹 행동의 자연 변이와 진화 [Proc. Natl. Acad. Sci. USA] 인간이 여러 이동수단을 이용하는 것과 같이 야생에서 히치하이킹은 생명체의 효율적인 이동 전략이 될 수 있습니다. 예시로 대표적인 모델동물인 예쁜꼬마선충은 척박한 환경에서 접어드는 다우어라는 발생단계에서, 몸을 세워 흔드는 닉테이션이라는 행동을 통해 다른 생명체에 올라탈 수 있습니다. 본 연구에서는 전 세계에서 채집된 다양한 예쁜꼬마선충 품종의 행동, 유전체 분석을 바탕으로 히치하이킹 행동 변이의 분자적 기전을 규명하고자 하였습니다. 스테로이드 생합성 효소(steroidogenic enzyme)의 프로모터에 존재하는 유전적 변이가 그 기저에 있음을 밝혔고, 또한 이는 오래전 집단에서부터 균형선택(balancing selection)을 받으며 유지되어온 것임을 확인할 수 있었습니다.
  • 2024년 12월 19일 (목) 오전 11시
  • 양희승 (서울대학교)
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학술웨비나 혈액투석 당뇨병 환자 대상 주기적 발바닥 전기자극 중재에 따른 보행 및 신체활동 증진 효과검증: 무작위 이중맹검 대조 연구 [Diabetes Care] 당뇨병 환자 중 만성 신장질환(Chronic Kidney Disease, CKD)을 가진 환자들은 주기적으로 병원을 방문하여 혈액투석(Hemodialysis) 치료를 받아야 합니다. 그러나 혈액투석 환자들은 감소된 신체 활동과 좌식 생활(Sedentary Lifestyle)로 인해 대사 저하 및 근기능 감소를 경험하며, 이로 인해 운동 수행 능력(Motion Performance)의 급격한 저하 위험에 노출됩니다. 운동 중재(Exercise Intervention)는 환자의 근기능을 강화하고 유지하는 데 효과적인 방법이지만, 혈액투석 치료 후 발생하는 피로감과 권태감으로 인해 환자들은 신체활동이나 운동 참여를 꺼리며, 이에 따라 순응도(Compliance)와 만족도(Satisfaction)가 낮아지는 문제가 있습니다. 이러한 한계를 해결하기 위한 대안으로 최근에는 전기자극요법(Electrical Stimulation)을 활용한 중재 프로그램이 제안되었습니다. 특히, 환자가 혈액투석을 받는 과정에서 전기자극치료를 병행함으로써 운동 수행력 감소를 최소화하고 치료 만족도를 높이는 접근법이 주목받고 있습니다. 이에 따라 본 연구는 만성 신장질환을 가진 당뇨병 환자들을 대상으로 최대 12주 동안 혈액투석 치료와 동시에 발바닥 전기자극요법(Intradialytic Plantar Electrical Stimulation, iPES)을 적용하여, 환자들의 전반적인 운동 수행 능력의 개선 및 유지를 검증하고자 했습니다. 또한, 중재 프로그램을 성공적으로 마친 후, 기술수용모델(Technology Acceptance Model, TAM) 설문조사를 통해 발바닥 전기자극요법에 대한 환자들의 만족도와 순응도를 정량적으로 평가하였습니다. 이를 통해 iPES 요법의 지속적 활용 가능성을 확인할 수 있었습니다. 본 세미나에서는 중증 환자들의 운동 수행력 평가에 사용되는 임상 환경에서의 생체역학 기반 동작 분석 기술에 대해 살펴볼 예정입니다. 더 나아가 이러한 생체역학적 변수들과 임상 변수를 융합한 다학제간 연구(Interdisciplinary Study)가 어떻게 진행되고 유의미한 결과를 도출하는지에 대해 논의할 것입니다.
  • 2024년 12월 20일 (금) 오전 10시
  • 이명곤 (UCLA, Baylor College of Medicine)
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학술웨비나 규범 모델을 이용한 시상하부 내의 배고픔과 식욕 신경 구분하기 [Sci. Adv.] 인간의 본능은 뇌에서 어떻게 만들어질까? 과연 인간은 생존에 필요한 이 본능을 눈에 보이는 물리학의 수식처럼 이해하여 활용이 가능할까? 동물은 생존을 위해서 본능적으로 배고픔과 식욕 등 다양한 욕구를 조절해가며 항상성을 유지해야 한다. 신경과학의 발전으로 뇌 안에 신경 신호를 동물이 행동하는 여러 가지 상황에서 자유롭게 관찰할 수 있게 됐지만, 아직 신경 신호들이 어떤 본능적인 심리 상태를 만드는지에 대한 명확한 이해는 부족했다. 이번 연구는 컴퓨터 모델링과 전통적 항상성 이론과 최신 뇌 과학 이론을 결합한 새로운 항상성 이론을 활용해 뇌 시상하부 신경 신호들이 어떤 욕구를 표상하는지 밝혀내는 데 성공했다.
  • 2024년 12월 17일 (화) 오후 02시
  • 김규식 (서울대학교 의과대학)
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학술웨비나 프라임 에디터 유전자 가위를 이용해 대량의 VUS를 정확히 평가하는 방법 [Nat.Biotechnol.] 암을 비롯하여 다양한 질병에서 돌연변이가 발견되고 있고, 대부분의 경우 그 기능을 알지 못한 채 Variants of Uncertain Significance (VUS)로 남아있습니다. 이러한 수많은 VUS의 기능을 정확히 평가하기 위해, 프라임 에디터를 이용하여 세포 자체에 VUS를 유도하고 그 기능을 평가하는 시스템을 개발하였습니다. 본 웨비나는 이러한 방법을 어떻게 개발하게 되었는지 몇 종류의 유전자 사례를 통해 보여주고, 다른 유전자에 적용방법을 소개합니다.
  • 2024년 12월 26일 (목) 오전 11시
  • 오형철 (연세대학교 의과대학)
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학술웨비나 자가 치유 및 항결빙 하이드로젤을 활용한 신뢰성 있는 웨어러블 센서 제작 [Biomaterials] 자가 치유 및 항결빙 하이드로젤을 활용한 신뢰성 있는 웨어러블 센서 제작 Self-Healing and Anti-Freezing Hydrogels for Reliable Wearable Health Monitoring 웨어러블 센서는 피부에 부착되어 건강 상태를 모니터링할 수 있는 생체재료가 필수적입니다. 특히, 하이드로젤은 생체 적합성 및 자극 반응성 덕분에 웨어러블 재료로 주목받고 있습니다. 하지만, 하이드로젤은 높은 수분 함량 때문에 외부 스트레스에 약하고, 저온에서 쉽게 얼어버리는 문제를 가지고 있습니다. 이러한 한계로 인해 기계적 손상이나 저온 등 다양한 환경에서 내구성이 떨어지는 단점이 있습니다. 이 논문에서는 자가 치유와 항결빙 특성을 화학적으로 설계함으로써, 하이드로젤의 기계적 및 환경적 약점을 극복하고 웨어러블 디바이스로서의 안정성을 높인 연구를 소개하였습니다.
  • 2024년 12월 27일 (금) 오전 11시
  • 홍석균 (Purdue University)
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학술웨비나 (적절히) 뭉치면 살고 흩어지면 죽는다: 의식 상태에 따른 뇌의 통합-분리 균형 측정 [Nat. Commun] 의식적인 두뇌는 기능적 통합과 분리 사이의 균형을 유지하고 있다. 이는 의식 연구 및 신경과학 전반에서 중요한 개념이지만, 이를 정량화하는 것은 어려운 과제로 남아 있다. 이번 발표에서는 통합-분리 동역학의 두 측면을 포괄하는 새로운 측정 지표인 '통합-분리 차이(Integration-segregation difference)'를 소개한다. 우리는 ISD를 활용하여 뇌기능 연결의 동역학적 변화를 분석하고 마취 유도 및 회복 동안의 변화를 조사했다. 또한 의식 상태가 변화함에 따라 하위 네트워크의 통합-분리 균형이 변화하는 과정에서 독특한 시간적 순서를 발견했다. 기계학습을 활용하여 의식 상태 지표로서의 ISD의 활용성을 입증했으며, 뇌의 통합과 분리가 메타안정성 및 복잡성과 어떠한 관련이 있는지 밝혔다. 이를 통해 우리는 ISD가 의식 상태의 객관적 지표로서 유용함을 제시한다.
  • 2024년 12월 13일 (금) 오후 03시
  • 장현우 (University of Michigan)
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학술웨비나 자가 치유 및 항결빙 하이드로젤을 활용한 신뢰성 있는 웨어러블 센서 제작 [Biomaterials] 자가 치유 및 항결빙 하이드로젤을 활용한 신뢰성 있는 웨어러블 센서 제작 Self-Healing and Anti-Freezing Hydrogels for Reliable Wearable Health Monitoring 웨어러블 센서는 피부에 부착되어 건강 상태를 모니터링할 수 있는 생체재료가 필수적입니다. 특히, 하이드로젤은 생체 적합성 및 자극 반응성 덕분에 웨어러블 재료로 주목받고 있습니다. 하지만, 하이드로젤은 높은 수분 함량 때문에 외부 스트레스에 약하고, 저온에서 쉽게 얼어버리는 문제를 가지고 있습니다. 이러한 한계로 인해 기계적 손상이나 저온 등 다양한 환경에서 내구성이 떨어지는 단점이 있습니다. 이 논문에서는 자가 치유와 항결빙 특성을 화학적으로 설계함으로써, 하이드로젤의 기계적 및 환경적 약점을 극복하고 웨어러블 디바이스로서의 안정성을 높인 연구를 소개하였습니다.
  • 2024년 12월 27일 (금) 오전 11시
  • 홍석균 (Purdue University)
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학술웨비나 혈소판 유래 인자의 국소적 전달이 허혈을 완화하고 혈관 생성 조절을 통해 난소 기능을 보존한다: 생식 보존을 위한 개인화된 재생 전략 [Biomaterials] 여성 생식력 (가임력) 보존의 가장 이상적 방법인 난소 조직 냉동 보존 및 재이식 기술은 현재 허혈성 손상으로 인한 조직의 손상과 무혈관성 이식에서 발생하는 난포의 손실이라는 미해결 문제에 직면하고 있습니다. 본 연구진은 새로운 혈소판 유래 인자(Platelet-derived factors, PF)가 캡슐화된 피브린 하이드로젤(Fibrin Hydrogel, PFH)을 개발하여 난소의 재이식 시 조직 전체를 캡슐화 하여 국소적으로 혈소판 유래 인자를 전달할 수 있도록 설계하였습니다. 연구 결과, PFH는 혈관이 없는 난소 조직 이식의 생착을 현저히 향상시켰습니다. 특히, 난포의 양과 질이 보존되었으며, 새로운 혈관 생성이 개선되었고, DNA 손상이 감소했으며, 배란이 증가하고 배아 발달률이 우수해졌습니다. 조직 이식이 안정된 상태에 도달한 후 유전자 발현 분석 결과는 정상적인 난소 조직 과 유사하게 관찰되었습니다. 또한, 혈소판 유래 인자의 농도 차이에 따른 혈관 형성의 차이 또한 확인하였습니다. 본 연구진이 개발한 생체 재료는 인간의 체내에서 자연스러운 반응인 혈액 응고 기전을 활용하였으며, 생분해성, 생체 적합성, 안전성, 비용 효율성을 모두 갖춘 특징을 가집니다. 또한, 주사 가능한 형태로도 물성의 조절이 가능한 특성을 가진 이 생체 재료는 개인화된 재생 의학의 넓은 영역으로 응용 가능성을 확장합니다.
  • 2024년 12월 27일 (금) 오후 03시
  • 정나눔 (서울대학교)
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