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분류학적 난제 해결을 위한 계통유전체학(Phylogenomics) 연구동향
조지훈(성균관대학교 생명과학과 진화유전체학연구실)

생명의 유전물질이 DNA임이 밝혀지고 난 뒤, DNA가 암호화하는 유전자를 통한 분자계통분류는 고전적인 형태분류학에서 해결할 ... 생명의 유전물질이 DNA임이 밝혀지고 난 뒤, DNA가 암호화하는 유전자를 통한 분자계통분류는 고전적인 형태분류학에서 해결할 수 없었던 많은 문제들을 해결해 주었다. 현재의 분자계통분류는 몇몇의 유전자가 아닌 생물이 가지는 유전체 전체의 서열을 통한 계통유전체학으로 발전 하였고, 수많은 생물 분류군의 계통분류지도를 새로 써 내려가고 있다. 본 동향리포트에서는 계통유전체학에 대한 기초 배경지식과 함께, 계통유전체학 연구에서 자주 연구되는 주제들에 대해서 다루고자 한다. 또한 실제 동물, 식물, 균류 등의 다양한 생물분류군의 분류학적 난제를 해결하기 위해 진행된 다양한 계통유전체학 연구논문들을 살펴보며 연구동향을 파악해 보고자 한다.
- 2023.06.02.
- 조회수12545
- 추천5
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4세대 대사항암제 개발 동향
이시영(지니너스 주식회사)

현대기술의 발달로 인해 수명이 연장됨에 따라 암은 계속해서 증가추세에 있고, 암을 극복하기 위한 시도는 수백 년 넘게 이어지... 현대기술의 발달로 인해 수명이 연장됨에 따라 암은 계속해서 증가추세에 있고, 암을 극복하기 위한 시도는 수백 년 넘게 이어지고 있다. 화학항암제부터 표적항암제, 면역항암제 등 암의 특성을 공략하기 위해 다양한 시도들이 이루어지고 있으며, 암세포의 대사에 대한 새로운 접근 방법으로 대사항암제를 만들기 시작하고 있다. 대사항암제에 가장 기대되는 장점은, 다양한 유발원인이 존재하는 암에 대해서 공통적으로 나타날 수 있는 대사과정을 포착하여 각기 다른 암에 대해 공통적으로 작용할 수 있다는 것이다. 이러한 특성으로, 기존 표적항암제나 면역항암제의 한계인 타깃에 대한 한정된 반응성에 대해 극복할 수 있을 것으로 기대하고 있으며, 해외 제약사뿐만 아니라 국내에서도 임상 2상 이상을 진행해 나가며 신약개발의 다음 단계를 향해 달려가고 있다. 대사항암제와 같은 새로운 접근법이 기존항암제의 트렌드를 완전히 바꾸기는 쉽지 않겠지만, 환자 특성에 맞춘 병용투여 용법으로 또 하나의 전략적인 암치료 접근이 될 수 있을 것으로 기대된다.
- 2023.05.25.
- 조회수20291
- 추천1
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알츠하이머병에서의 단일 세포 시퀀싱을 활용한 연구 동향
장하나(주식회사 바이오오케스트라)

알츠하이머병(Alzheimer’s disease, AD)은 뇌의 신경세포가 손상되어 기억력 감퇴, 언어 장애, 판단력 저하, 행동 이상 등의 증... 알츠하이머병(Alzheimer’s disease, AD)은 뇌의 신경세포가 손상되어 기억력 감퇴, 언어 장애, 판단력 저하, 행동 이상 등의 증상을 일으키는 퇴행성 뇌질환이다. 그동안 AD의 원인과 치료제 타깃을 찾기 위해 차세대 염기서열 분석(next generation sequencing, NGS) 기술이 사용되어 왔으며, 이를 통해 질병의 근본적인 유전적 메커니즘을 이해하는데 상당한 진전이 있었다. 더불어 단일 세포 시퀀싱(single-cell sequencing) 기술의 발전은 AD에 관련된 뇌세포 유형을 식별하고 오믹스 수준에서 이들의 상호작용에 대한 분석을 가능하게 하면서 AD 환자의 뇌에서 일어나는 복잡한 유전자 간 및 세포 간 네트워크에 대한 고해상도 뷰를 제공할 수 있게 되었다. 본 리포트에서는 AD 연구에서 단일 세포 시퀀싱 기술을 접목한 연구 동향을 살펴보고, 앞으로의 AD 연구와 치료제 개발에 있어서 고려되어야 할 부분에 대해 논의해 보고자 한다.
- 2023.05.12.
- 조회수6341
- 추천6
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인공지능을 활용한 바이오 신약개발 동향
윤한울, 정희진(홍익대학교)

컴퓨터 기술의 발달과 함께 딥러닝과 같은 최신 인공지능 모델이 등장하며 인공지능은 컴퓨터 공학, 로봇, 물리학, 화학, 생물학... 컴퓨터 기술의 발달과 함께 딥러닝과 같은 최신 인공지능 모델이 등장하며 인공지능은 컴퓨터 공학, 로봇, 물리학, 화학, 생물학 등의 분야뿐만 아니라 신약개발에 대해 접목되어 활발히 연구가 이루어지고 있다. 최근 개발된 알파폴드가 높은 신뢰성을 기반으로 하여 단백질의 입체 구조를 제시하면서, 인공지능에 대한 바이오 신약개발에 대한 관심과 기대가 더욱 높아졌다. 본 원고에서는 현재 사용되는 최신 인공지능 기술인 딥러닝 모델에 대한 핵심 기술을 알기 쉽게 설명하고, 이를 이용한 화합물, 단백질 분석 및 신약개발 적용 사례를 제시하며 차세대 신약개발 분야에서 활용되고 있는 인공지능에 대해 고찰한다.
- 2023.04.21.
- 조회수25392
- 추천1
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환경 독성 위해 평가를 위한 대체시험 모델의 개발 동향
김연주(The Babraham Institute)

우리는 수많은 화학 물질에 둘러싸여 살아간다. 통계적으로, 연간 1,000만 개의 새로운 화합물이 생성된다고 알려지며, 이것은 ... 우리는 수많은 화학 물질에 둘러싸여 살아간다. 통계적으로, 연간 1,000만 개의 새로운 화합물이 생성된다고 알려지며, 이것은 매시간 1,000개의 새로운 화합물이 합성되고 있다는 것을 의미한다. 이러한 물질의 제조, 사용 및 폐기 등의 전 과정에서 잠재적으로 인간이나 환경에 미칠 수 있는 영향을 평가하는 과정을 환경 독성 위해 평가라고 한다. 역사적으로 수많은 척추동물이 환경 독성 위해 평가에 이용되어 왔으며, 여전히 일부 평가 항목은 전적으로 동물을 이용한 실험에 의존하고 있는 경우도 있다. 오늘날, 동물 복지에 대한 인식이 높아지면서 이러한 과정에서 동물 시험을 대체할 수 있는 모델 및 방안을 마련하고자 하는 노력이 활발하게 이루어지고 있다. 이 문서에서는 동물 시험의 필요성을 줄일 수 있는 가능성이 있다고 제안되고 있는 개념과 실제 개발 및 검증되고 있는 시험법에 대해 논의하고자 한다.
- 2023.04.07.
- 조회수6266
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배양육 연구 동향: FDA의 최근 행보와 시사점
지현근(㈜다나그린)

2022년 11월, FDA는 세계에서 두 번째로 배양육 제품을 허가한다. 이번 주인공은 미국의 배양육 회사 업사이드푸드다. 2년 전 싱... 2022년 11월, FDA는 세계에서 두 번째로 배양육 제품을 허가한다. 이번 주인공은 미국의 배양육 회사 업사이드푸드다. 2년 전 싱가포르 허가 당시의 SFA와는 달리 FDA는 세부 과정을 기록으로 남겨 대중에 공개했으며, 이는 관련 산업 및 학문의 발전에 지대한 영향을 줄 것으로 보인다. 업사이드푸드가 배양육 허가를 위해 준비한 데이터와, FDA가 이에 대해 평가한 내용이 잘 기록되어 있는 문서를 함께 살펴보며, 아래의 10가지 질문에 대해 함께 생각해 보자. 1. 자연적 불멸화 세포인가, 초대 배양 세포인가? 2. 자연적 불멸화 세포주는 암세포인가, 아닌가? 3. NGS 인가, PCR 인가? 4. 부유 배양인가, 부착 배양인가? 5. 항생제인가, 무항생제인가? 6. FBS 인가, FBS-free 인가? 7. 잔류량 인가, 독성 검사 인가? 8. GM 인가, non-GM 인가? 9. 정성 분석인가, 정량 분석인가? 10. 기존 닭고기와 영양 성분이 동일해야 하나, 달라도 되나?
- 2023.03.17.
- 조회수8831
- 추천2
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신약 디자인에서 인공지능(AI) 기반의 약물 생성 예측 모델을 이용한 강화 학습과 화학정보학(Chemoinformatics)
강수임(Columbia University Irving Medical Center)

불과 10년 전부터 인공지능(AI)이 신약 디자인에 응용되어 왔다. 그동안 AI의 활용 효율성과 신뢰성에 반신반의하는 의견들도 많... 불과 10년 전부터 인공지능(AI)이 신약 디자인에 응용되어 왔다. 그동안 AI의 활용 효율성과 신뢰성에 반신반의하는 의견들도 많았으나, 단기간에 AI는 기술 진화를 거듭한 결과 이제는 인공지능이 제약 전반에 다양하게 활용되며 제약업체들은 AI 기술발전을 발판으로 점점 더 저비용과 고효율의 신약개발 가능성을 확실히 보여주고 있다. 작년에도 AI를 이용한 항암신약물질이 임상실험을 진행하고 있다는 소식이 해외에서 전해지기도 했으며, 더 많은 제약사들이 AI에 관심을 갖게 되는 계기가 되었다. AI의 효율성은 데이터의 양과 질에 비례하는데, 다양한 빅데이터 발굴의 기술혁신과 생산속도 그리고 다양한 AI 알고리즘의 확대 적용으로 가능하게 된 결과들이며, 이와 더불어 다중 오믹스 데이터들이 신약개발에 중요한 자료로 활용되고 있다. 보다 효과적이고 더 나은 타깃 약물 개발에 도움이 될 수 있기를 바라는 제약사들은 바이오인포메틱스와 데이터 기반의 신약개발에 앞다투어 진출하면서 자체 AI 팀을 구축하거나 AI 신약 디자인 플랫폼을 개발하는 회사들에 투자하고 긴밀한 협력을 유지하고 있다. 이런 이유로, 향후 신약개발, 바이오 연구분야에서 AI를 통한 신약후보물질 발굴에서 임상단계에 이르기까지 ‘디지털 전환’이 가속화될 전망이다. 이번 동향리포트에선 신약 디자인에 응용되는 인공지능 기반의 심층 강화 학습(DRL, Deep Reinforcement Learning)을 통한 약물 생성 및 예측 모델을 이용한 신약개발 모델과 구조와 바이오 활성 관계(QSAR) 및 화학정보학(Cheminformatics)의 활용에 대해서 알아보고 자 한다.
- 2023.03.07.
- 조회수20271
- 추천1
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고령화 시대의 진전과 생명과학 및 의학기술의 변화
김재호(교수신문)

전 세계 인구(수)는 최고조와 고령화가 함께 진행되고 있다. 현재 인구수는 80억 명인데, 2058년이면 100억 명을 돌파할 것으로 ... 전 세계 인구(수)는 최고조와 고령화가 함께 진행되고 있다. 현재 인구수는 80억 명인데, 2058년이면 100억 명을 돌파할 것으로 예상된다. 고령화가 빨라짐에 따라 2022년 중간 연령은 30.5세, 2050년 기대수명은 77.2세가 될 전망이다. 한국은 OECD 가입 국가들 중 노동 인구 대비 고령 인구의 비율이 가장 높은 것으로 나타났다. 한국은 2060년이 되면, 노동 인구 100명 당 고령 인구수가 90명이 될 것이다. 노화는 시간이 경과하면서 기능이 떨어지는 것을 뜻한다. 그런데 노화가 질병인지에 대한 논쟁이 지속되고 있다. 노화가 질병이 되면 의사의 부적절한 치료가 이어져 노년 차별이 발생할 수 있다. 반면, 고령화를 퇴치하는 가장 좋은 방법은 노화를 질병으로 간주하고 대처하는 것이라는 주장도 있다. 노화는 질병 자체가 아니라 질병의 원인이라는 지적도 존재한다. 고령 인구에서 치매 환자가 늘어나고 있다. 치매로 인해 총체적인 인지 기능이 상실된다. 치매의 상당 부분을 차지하는 건 알츠하이머병이다. 현재 인류는 왜 알츠하이머병이 나타나는지 그 원인을 모른다. 노인증후군은 치매부터 수면장애까지 다양한 증상이 복합적으로 나타난다. 노인증후군은 급성질환·만성질환에 수반되는 징후, 일상생활의 저하로 인해 돌봄이 필요한 증후군 등이 있다. 20세기 생명과학과 의료기술은 감염병에 대처하기 위해 질병의 원인을 ‘발견’하는 데 주력했다. 1928년 항균제 페니실린의 발견은 가장 중요한 장면이었다. 지속적인 발견은 전염병 패러다임을 극단적 환원주의로 이끌었다. 21세기 생명과학과 의학기술은 인간 세포 아틀라스 프로젝트, 인간 커넥톰 프로젝트, 유전자 표적화 등이 주를 이루고 있다. 그 특성은 첫째, 생물정보학의 미래를 가늠하는 데이터의 폭발과 오픈소스의 지향이다. 둘째, 대규모 재원을 가진 장기 프로젝트의 출현으로 시스템을 통한 협업이 가능해진 점이다. 셋째, 생활습관에 기반 한 건강지표로 개인 맞춤형 정밀의료가 도래했다. 넷째, DNA의 코드 해석·편집으로 합성생물학과 바이오경제가 일상화될 전망이다.
- 2023.02.03.
- 조회수21936
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피부 마이크로바이옴 연구 동향
이영애(서울대학교)

피부는 가장 바깥 장벽으로써 외부 환경으로부터 우리 신체를 일차적으로 방어하는 역할을 한다. 피부 미생물은 각질층에 군집화... 피부는 가장 바깥 장벽으로써 외부 환경으로부터 우리 신체를 일차적으로 방어하는 역할을 한다. 피부 미생물은 각질층에 군집화 하고 있는데, 대부분이 박테리아로 구성되어 있으며, 곰팡이나 바이러스는 낮은 비율로 확인되어진다. 피부 미생물은 직접적으로 또는 피부 세포와의 상호 작용을 통해 피부 세포들의 분화 및 재생에 기여함으로써 장벽 기능을 유지하는데 도움을 줄 수 있고, 피부 세포 및 면역 세포들을 자극하고 교육시킴으로써 병원성 미생물들에 대한 면역 반응을 증가시키는데 도움을 줄 수 있다. 따라서, 피부 미생물의 불균형은 피부 장벽 기능 붕괴 및 피부의 면역 반응 저하를 초래할 수 있고, 피부 질환들, 아토피 피부염, 지루성 피부염, 여드름, 원형 탈모증, 건선, 여드름 및 피부암과 같은 다양한 피부 질환의 원인으로 작용할 수 있다. 시퀀싱(sequencing) 분석 기술의 발달로 정상 피부와 다양한 피부 질환들에서 미생물 군집 양상과 그 기능을 비교할 수 있는 연구들이 가능하게 되었다. 여러 피부 질환들에서 어떠한 공생 관계의 미생물들의 군집 수나 기능이 감소되어 있는지에 대한 새로운 지식은 그 미생물들을 이식하거나 그 수를 증가시켜 줄 수 있는 방법을 찾음으로써, 원인 병원균 억제 및 염증 반응 억제의 역할을 통해 여러 가지 피부 질환을 치료하는데 도움을 줄 수 있을 것이다. 안전성이 확인된 미생물을 이용한 치료법의 개발은 항생제 치료법을 장기간 사용 했을 때 발생할 수 있는 현상들인 미생물 내성을 증가시키거나 다른 공생 관계의 미생물 성장을 억제함으로써 발생할 수 있는 부작용 등을 대체할 수 있을 것이다.
- 2023.01.27.
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PROTAC, 표적 단백질 분해(TPD) 및 그 파생기술
권기문(inno.N)

2001년 개발된 PROTAC 기술이 최근 몇 년간 급속도로 발전 중이다. PROTAC을 시작으로 표적 단백질 분해(targeted protein degra... 2001년 개발된 PROTAC 기술이 최근 몇 년간 급속도로 발전 중이다. PROTAC을 시작으로 표적 단백질 분해(targeted protein degradation, TPD) 기술 또한 하루가 다르게 발전하여 새로운 파생기술들도 지속적으로 발표되고 있다. 그에 따라 그동안 약물로 접근할 수 없어서 “undruggable” 타깃으로 간주되었던 많은 단백질들이 새로운 치료제의 표적이 되고 있다. 2019년 인간에 대한 PROTAC 임상이 시작된 이후로 이미 10개 이상의 임상이 진행 중이다. PROTAC과 더불어 비슷한 역할을 수행하는 molecular glue 또한 몇몇 질병에 대해서 임상이 진행되고 있다. 한 편으로는 PROTAC으로부터 확장된 AUTAC, ATTEC, LYTAC, AbTAC 등의 기술도 개발되고 있으며, E3 ligase를 이용하는 것이 아니라 deubiquitinase (DUB)를 이용하여 타깃 단백질을 stabilization 시키는 DUBTAC 또한 최근 개발되었다. 본 동향리포트에서는 PROTAC이 무엇이고, 어떤 방식으로 작동하며, 어떻게 연구개발이 진행되고 있는지 알아보고자 한다. 또한 PROTAC으로부터 확장되거나 파생된 기술에 대해서도 살펴보고자 한다.
- 2023.01.20.
- 조회수38063
- 추천3