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우울증의 진단기술 동향
박선철(한양의대 정신건강의학교실)

우울증은 높은 유병률과 심각한 사회적 영향을 가진 주요 정신질환으로, 정확하고 효율적인 진단 및 치료 방법이 요구되고 있다.... 우울증은 높은 유병률과 심각한 사회적 영향을 가진 주요 정신질환으로, 정확하고 효율적인 진단 및 치료 방법이 요구되고 있다. 본 보고서는 생물학적 표지자, 빅데이터, 디지털 표현형, 생태학적 순간 평가, 대형언어모형 등 현대 기술과 방법론을 활용하여 우울증 진단 및 관리의 혁신적 가능성을 제시한다. 생물학적 표지자는 신경해부학적, 후성유전학적, 신경생리학적 기반에서 우울증의 생리적 메커니즘을 밝히며, 빅데이터는 다양한 디지털 및 사회적 데이터를 통해 위험 요인을 탐지하고 맞춤형 치료를 가능하게 한다. 디지털 표현형과 생태학적 순간 평가는 실시간 데이터 분석을 통해 환자의 증상 변화를 정밀하게 평가하며, 대형언어모형은 자연어 처리 기술과 데이터 분석 능력을 통해 우울증 진단의 효율성과 정신치료적 개입에서 의미 있는 역할을 수행할 가능성을 제시한다. 본 보고서는 이러한 기술의 통합적 활용이 우울증 진단과 관리에 있어 새로운 패러다임을 제공할 잠재력을 강조하며, 기술적, 윤리적, 임상적 과제를 해결하기 위한 협력적 노력이 필요함을 제안한다
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2025.01.10
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표적단백질분해제의 개발과 동향
곽승화(Drug Hunter Inc.)

표적 단백질 분해(TPD)는 암, 염증성 질환, 감염 등 다양한 질병 치료에서 주목받는 혁신적인 전략입니다. 기존 치료제가 단백질... 표적 단백질 분해(TPD)는 암, 염증성 질환, 감염 등 다양한 질병 치료에서 주목받는 혁신적인 전략입니다. 기존 치료제가 단백질의 활성을 억제하는 반면, TPD는 병원성 단백질을 완전히 제거하며, ‘약물화’가 어려운 표적을 다룰 수 있다는 장점을 가지고 있습니다. 뿐만 아니라 TPD는 유비퀴틴-프로테아좀 시스템(UPS)을 활용하여 선택적인 단백질 분해를 통해 약물 내성 문제를 해결할 수 있는 가능성도 지니고 있습니다. 이러한 이점을 기반으로 1990년대부터 현재까지 이 분야에 대한 연구는 지속적으로 발전해 왔습니다. 1990년대 초 Cyclosporin A와 FK506이 molecular glue 메커니즘을 가지고 있다는 것이 밝혀진 이후, 2001년 PROTAC 개념이 도입되었으며, 이후 다양한 E3 리가아제를 활용한 분해제들이 개발되었습니다. 최근에는 PROTAC, LYTAC, DUBTAC, AUTOTAC, RIBOTAC 등의 다양한 근접성 기반 분해제들이 등장하면서 표적 단백질이나 RNA를 분해하는 새로운 치료 옵션을 제공하고 있습니다. 현재 개발 중인 주요 분해제로는 BMS/Celgene의 Iberdomide와 Mezigdomide, C4 Therapeutics의 CFT7455 등이 있으며, 이들 분해제는 주로 암과 같은 난치성 질환에 대한 치료 가능성을 보여주고 있습니다. 이렇듯 TPD와 같은 단백질 분해 기술은 약물화 가능성을 확장하고, 기존 치료제의 한계를 뛰어넘는 새로운 치료법을 제시하며, 앞으로도 다양한 E3 리가아제와 분해 메커니즘을 탐구함으로써 맞춤형 치료에 기여할 것으로 기대됩니다.
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2024.12.27
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BRAIN Initiative Cell Census Network (BICCN) 및 BRAIN Initiative Cell Atlas Network (BICAN) 최신 연구동향
김동산(LIBD (The Lieber Institute for Brain Development))

BRAIN Initiative는 인간 뇌의 복잡한 구조와 기능을 이해하기 위해 시작된 연구로, 현대 신경과학 및 생물학 연구 전반에 중요... BRAIN Initiative는 인간 뇌의 복잡한 구조와 기능을 이해하기 위해 시작된 연구로, 현대 신경과학 및 생물학 연구 전반에 중요한 방향성을 제시하고 있다. 이 이니셔티브는 팀 과학과 대규모 협력 프로젝트의 중요성을 입증했으며, 대규모의 참조 데이터를 구축하고 이를 오픈 액세스 형태로 공유함으로써 연구자 간 협력 및 다양한 응용 연구의 토대를 제공하였다. 특히 다층적 요소를 이루며 대규모로 존재하는 생물학 데이터는 현대 과학의 혁명 분야인 딥러닝 기반 분석 기술과 시너지를 이루고 있다. 이처럼 커뮤니티 중심 연구와 오픈 사이언스의 확산은 생물학 연구의 투명성과 재현성을 높이며, 미래 연구의 핵심 요소가 될 것이다.
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2024.12.06
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마이크로바이옴 치료제: 현재의 연구 동향과 미래 전망
이영애(서울대학교)

마이크로바이옴(Microbiome)은 특정 환경 내의 미생물 집합체와 이들의 유전적 정보를 나타내며, 최근 이 분야에서 많은 연구가 ... 마이크로바이옴(Microbiome)은 특정 환경 내의 미생물 집합체와 이들의 유전적 정보를 나타내며, 최근 이 분야에서 많은 연구가 진행되고 있다. 인간 마이크로바이옴은 우리의 몸에 서식하는 다양한 미생물들로 구성되어 있으며, 소화, 면역 조절, 병원균 차단 등 다양한 기능을 수행한다. 특히 장내 마이크로바이옴은 소화기 건강뿐만 아니라 전신 건강에도 중요한 영향을 미치며, 마이크로바이옴 불균형이 다양한 인간 질병과 관련이 있는 것으로 보고됨에 따라 이를 개선하는 전략이 필요하다. 과학 기술의 발전으로 차세대 시퀀싱 분석법을 통해 건강 및 질병에 대한 마이크로바이옴의 영향을 빠르게 분석할 수 있게 되었고, 이를 활용한 치료제 개발이 전세계적으로 활발히 이루어지고 있다. 마이크로바이옴 치료제는 기존의 화학적 약물과 달리 인체 내 자연적으로 존재하는 미생물을 이용하기 때문에 부작용이 적고 안전한 치료 방법을 제공할 수 있다. 마이크로바이옴 치료제는 유익한 미생물과 이들의 성장을 촉진하거나 억제하는 물질을 포함하며, 프리바이오틱스, 프로바이오틱스, 신바이오틱스, 포스트바이오틱스 등 다양한 유형이 있다. 또한 마이크로바이옴의 유전적 변형을 통해 특정 기능을 부여하는 합성 생물학적 접근법도 활발히 연구되고 있다. 마이크로바이옴 치료제는 질병 예방 및 관리, 부작용 감소, 다양한 적용 가능성, 맞춤형 치료 등의 장점을 가지지만, 사람 개인 간의 변이, 연구의 제한성, 규제 및 표준화의 어려움 등의 단점도 존재한다. 결론적으로, 마이크로바이옴 조작은 감염성 및 비감염성 만성 질환에 대한 매력적인 치료 옵션으로 떠오르고 있으며, 인공 미생물군 치료제 등의 새로운 치료법이 개발되고 있지만, 여전히 임상 시험에서의 사용을 방해하는 여러 장벽이 존재한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 지속적인 연구와 투자가 필요하며, 이를 통해 더 건강한 삶을 영위할 수 있는 새로운 길을 열어갈 수 있을 것으로 기대된다.
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2024.11.08
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인공지능 기술 연구의 연구재현성 문제: 헬스케어·바이오를 중심으로
김재호(교수신문)

AI가 논문 작성부터 실험 자동화까지 과학 연구에 적극 도입되고 있다. 연구 도구로서 AI는 실험동물 행동에 대한 영상 분석 등 ... AI가 논문 작성부터 실험 자동화까지 과학 연구에 적극 도입되고 있다. 연구 도구로서 AI는 실험동물 행동에 대한 영상 분석 등 방대한 데이터를 반복해서 분석하는 데 탁월하다. 또한 AI는 바이오 실험인 액체 핸들링 등에서 활용되고 있다. 하지만 작업 환경에 따라 작동하는 방법이 달라질 수 있고, 소규모 실험 환경에서는 적용이 어렵다는 한계가 있다. 그래서 스마트연구실 등 맞춤형으로 설계된 AI 연구실이 등장했다. AI의 연구재현성은 다음과 같이 정의된다. 즉, 동일한 환경 내에서 동일한 데이터 세트와 AI 알고리즘을 사용해 동일하거나 유사한 결과를 얻을 수 있는 능력이다. 하지만 소스코드나 훈련 데이터 등이 공개되지 않아 연구재현이 힘들다. 반면 머신러닝을 적용하는 연구에서는 평가되는 데이터가 훈련 데이터에 포함되는 등 데이터 유출이 문제 되기도 한다. 특히 훈련·실험 조건의 민감성에 따라 같은 알고리즘이라고 해도 다른 결괏값을 도출해 낸다. 또한 연구재현성을 판단하는 평가자나 리뷰어의 주관성도 이슈다. AI의 연구재현성은 세 가지 차원에서 문제가 발생한다. 첫째, 학습 데이터의 시간적 격차에 따른 데이터 유출 문제다. 둘째, 특정 데이터만 훈련하는 좁은 데이터 문제다. 셋째, 기존의 편견에 편승하는 지름길 의존의 문제다. AI를 연구 도구로서 적용하는 차원에서 ‘문서화·표준화·집적화’가 중요하다. 이를 위해 모듈식 오픈 소스 플랫폼과 테스트 베드, 연구재현성 문화 운동이 필요하다. △머신 러닝 운영 △강화 학습 알고리즘 테스트 베드 △소스코드 자동 재생성 시스템 △레파지토리(저장소) △연구재현성 검토 전문 과학 저널 등이 구체적 예이다. 헬스케어 분야에서 AI의 연구재현성은 과연 AI의 결괏값이 임상적 차원에서 도입할 수 있느냐가 핵심이다. 편향된 데이터로 흉부 엑스레이를 분석한 AI는 코로나19 감염에 대한 의학적 판단에서는 적용이 어려웠다. 또한 MRI로 획득한 데이터로 자폐 스펙트럼 장애를 진단하는 경우, 비공개 데이터 세트에 대해 일반화되지 않는 문제점을 노출했다. 공개 데이터 세트에서만 일반화되는 건 ‘과적합’이다. 이 때문에 보편적이고 표준화된 보고 지침이 필요하다. 바이오 분야에서 AI 적용 출판물은 8배나 늘었으나 연구재현성은 오히려 낮아졌다. AI 적용 출판물에 대한 평가에서 관련 프로그램을 직접 개발해 적용한 연구자들은 긍정적이었다. 하지만 프로그램을 개발하지 않고 적용만 한 연구자들은 대부분 부정적이었다. 따라서 AI의 연구재현성을 위해 ‘연구재현성 체크리스트’가 절실하다.
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2024.10.24
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후성유전학의 최신 동향과 응용
신용환(University of Southern California)

후성유전학은 유전자의 발현을 조절하는 메커니즘을 규명하는 핵심적인 분야로, DNA 염기서열의 변화 없이 발생하는 생물학적 현... 후성유전학은 유전자의 발현을 조절하는 메커니즘을 규명하는 핵심적인 분야로, DNA 염기서열의 변화 없이 발생하는 생물학적 현상을 연구함으로써 이루어진다. 이러한 연구는 환경적 요인과 유전자 간의 복잡한 상호작용을 이해하고, 다양한 질병의 원인과 발생 메커니즘을 규명하는 데 중요한 역할을 한다. 특히, 후성유전학은 암과의 관련성에 대한 연구에서 중요한 영역으로, 암 발생에 영향을 미치는 유전적 요인과 환경적 요인 간의 상호작용을 파악하는 데 기여하는 것으로 알려져 있다. 이 분야의 최신 연구 방법 및 동향은 유전자 조절 네트워크 및 후성유전체 분석 기술의 발전에 큰 영향을 받고 있으며, 이를 통해 후성유전학은 질병 예방과 치료에 새로운 이해를 제공한다.
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2024.10.11
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GLP-1 수용체 작용제: 당뇨병 치료에서 체중 감량 치료제로의 진화
곽승화(Drug Hunter Inc.)

2021년, 전 세계적으로 약 5억 3,700만 명의 성인이 당뇨병을 앓고 있었으며, 이로 인해 약 670만 명이 사망한 것으로 보고되었... 2021년, 전 세계적으로 약 5억 3,700만 명의 성인이 당뇨병을 앓고 있었으며, 이로 인해 약 670만 명이 사망한 것으로 보고되었습니다. 당뇨병은 현재 전 세계 의료 비용에서 거의 1조 달러를 차지하는 거대한 시장규모를 형성하고 있습니다. 전문가들은 이러한 증가 추세가 계속될 경우, 2050년에는 당뇨병 환자 수가 13억 명을 넘어설 것으로 예상하고 있습니다. 이와 같은 상황에서 당뇨병 관리의 중요성이 더욱 강조되고 있으며, 효과적인 치료 방법과 예방책에 대한 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 주요 치료법으로는 혈당 조절과 관련 합병증 예방이 꼽히며, 글루카곤 유사 펩타이드-1(Glucagon-like peptides-1, GLP-1) 수용체 작용제도 큰 주목을 받고 있습니다. GLP-1 수용체 작용제는 2형 당뇨병(T2DM) 치료에 매우 효과적일 뿐만 아니라, 비만, 심혈관 질환, 신경계 및 대사 질환 치료에도 유용한 것으로 나타났습니다. 그러나 현재 대부분의 GLP-1 작용제는 주사 형태로 투여해야 하는 대분자 펩타이드 제제로 개발되어 있어, 경구 제형의 소분자 GLP-1 수용체 작용제 개발이 중요시되고 있습니다. GLP-1과 GLP-2는 proglucagon 유전자에서 유래한 펩타이드로, 각각 혈당 조절과 장 점막 유지에 중요한 역할을 합니다. GLP-1은 인슐린 분비를 촉진하고 glucagon 분비를 억제하여 혈당을 낮추며, GLP-2는 장의 세포 증식을 자극합니다. Exenatide, Liraglutide, Semaglutide 등 여러 GLP-1 수용체 작용제는 당뇨병과 비만 치료에 사용되고 있으며, 심혈관 건강 개선에도 효과를 보입니다. 또한 소분자 GLP-1 작용제인 Danuglipron과 Orforglipron은 경구 제형으로 개발되어 복용이 편리하다는 장점을 가지고 있으며, 체중 감소와 혈당 조절에 유의미한 결과를 보였습니다. 이외에도 현재 다양한 GLP-1 수용체 작용제들이 개발 중이며, 이들은 당뇨병 및 비만 환자에게 더 편리하고 효과적인 치료 옵션을 제공할 수 있을 것으로 기대됩니다. 더불어 GLP-1 기반 의약품은 심부전, 파킨슨병, 알츠하이머병 등의 치료에도 가능성을 보여주고 있습니다. 이러한 발전은 당뇨병 환자들에게 혁신적인 치료 방법을 제공할 것이며, 관련 합병증의 예방과 관리에 큰 기여를 할 것으로 기대됩니다. 이렇듯 GLP-1 수용체 작용제의 지속적인 연구와 개발은 의료 분야에서 중요한 이슈로 자리 잡고 있습니다.
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2024.09.20
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폐암 치료를 위한 EGFR 타깃 항암제 개발 동향
윤한울, 정희진(홍익대학교)

폐암은 전 세계에서 가장 높은 발병률과 유병률을 나타내는 암이다. 새롭게 등장한 표적항암제는 기존 화학요법에 비해 높은 효... 폐암은 전 세계에서 가장 높은 발병률과 유병률을 나타내는 암이다. 새롭게 등장한 표적항암제는 기존 화학요법에 비해 높은 효과와 적은 부작용으로 주요한 폐암 치료 방법이 되었다. 특히 Epidermal growth factor receptor (EGFR)을 타깃으로 하는 EGFR-tyrosine kinase inhibitor (TKI)는 폐암 치료를 위한 표적항암제로 2000년대 초부터 현재까지 지속적으로 개발되며 사용되고 있다. EGFR-TKI는 폐암 치료에서 긍정적인 효과를 나타냈지만 장기 복용 시 약물 내성이 생겨 치료에 제한이 발생한다. EGFR 변이에 의한 약물 내성을 극복하기 위해 1세대, 2세대, 3세대 EGFR-TKI가 개발되었지만, 여전히 암세포의 약물 내성은 표적항암제가 극복해야 할 문제로 남아있다. 본 원고에서는 고전적인 EGRP 타깃 표적항암제인 TKI의 치료 원리와 현재 개발되어 사용되고 있는 EGFR 타깃 표적항암제의 특성을 정리하고, 앞으로의 폐암 치료를 위한 표적항암제 개발 방향과 전략을 제시한다.
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2024.09.06
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개인 맞춤형 암백신의 개발 동향
이시영(지니너스 주식회사)

암은 현재 인류에 있어서 가장 큰 난제 질환 중 하나이며, 인구의 평균연령이 증가함에 따라 계속해서 환자들이 늘어나고 있다. ... 암은 현재 인류에 있어서 가장 큰 난제 질환 중 하나이며, 인구의 평균연령이 증가함에 따라 계속해서 환자들이 늘어나고 있다. 이러한 암에 대한 치료도 연구자들의 노력에 의해 다각화된 방향으로 조금씩 구체적인 치료 방안이 생기며 상용화가 되고 있다. 이러한 방향 중 암이 발생할 때 자체 면역으로 암을 없애기 위해서 암이 가지고 있는 항원인 Neoantigen을 부각시켜서 자체 면역세포를 통해 치료하고자 하는 콘셉트가 암백신의 주요 콘셉트인데, 이러한 접근이 mRNA 백신 방법으로 논의가 된 것은 COVID-19 전부터 이미 시행되고 있었다. COVID-19 백신 개발로 인해 mRNA 백신의 상용화가 이루어지고, 이에 대한 플랫폼적 안정도가 늘어남에 따라 개인 맞춤형 암백신에 대한 부분이 대두되고 있으며, 현재 어디까지 개발이 이루어지고 있는지 살펴보고자 한다.
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2024.08.23
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암 치료전략의 변화를 이끄는 바이오마커(Biomarkers and the journey of cancer treatment across time)
이훈석(시클리드)

세계보건기구(World Health Organization, WHO)가 주도하는 국제화학안전프로그램(International Program of Chemical Safety)에... 세계보건기구(World Health Organization, WHO)가 주도하는 국제화학안전프로그램(International Program of Chemical Safety)에서 제안한 정의에 따르면, “바이오마커(biomarker)”란 신체 또는 그 산물에서 측정 가능하고 질병의 발생 및 결과에 영향을 미치거나 예측할 수 있는 모든 물질, 구조 또는 과정을 의미한다. 20세기 중반 이후 분자생물학, 면역학, 유전체학 등의 발전으로 바이오마커의 개념이 구체화되었으며, 이는 암 진단과 치료에 있어 중요한 역할을 하고 있다. 현대 의학에서는 유방암의 “HER2(유전자)/HER2(단백질)”, 폐암의 “EGFR/EGFR”, 대장암의 “RAS (KRAS/NRAS)”와 같은 다양한 바이오마커가 사용되고 있다. 이러한 바이오마커는 암의 조기 진단, 예후 예측 및 맞춤형 치료 전략 수립에 활용되는데, 특정 유전자 변이를 검출하여 암 발병 위험이 높은 사람들을 선별하고, 암의 존재를 확인하며, 암의 재발 위험을 예측함에 있어 중요한 역할을 한다. 특히, 동반진단(companion diagnostics, CDx)을 통해 특정 바이오마커를 표적으로 하는 맞춤형 치료제가 개발되고 있으며, 면역관문억제제(immune checkpoint inhibitors, ICIs)와 같은 면역요법의 발전 역시 바이오마커의 중요성을 재확인시켜 주고 있다. 바이오마커의 미래를 대표하는 기술로는 액체생검(liquid biopsy, LBx)과 미토콘드리아 바이오마커라고 할 수 있다. 액체생검은 혈액 등의 체액에서 암 DNA나 세포를 분석하여 암을 조기에 발견하고 치료 반응을 모니터링하는 기술로, 비침습적(non-invasive)이고 신속한 진단이 가능하다. 또한 미토콘드리아 바이오마커는 암세포의 에너지 대사를 조절하는 미토콘드리아의 변화를 통해 암을 진단하고 치료하는 새로운 접근법을 제시하고 있다. 바이오마커 연구는 암 치료의 새로운 지평을 열어, 보다 정밀하고 개인화된 치료를 가능하게 할 것이다. 이러한 발전은 환자 맞춤형 의료의 실현을 앞당기고 있으며, 앞으로도 다양한 질병에 대한 바이오마커 연구와 이를 토대로 한 의약품 개발이 기대된다.
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2024.08.09