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NADPH oxidase의 저해제에 의한 알츠하이머병의 뇌의 회복 [Adv. Sci.]

알츠하이머병은 NADPH oxidase (Nox)의 활성화와 밀접하게 연관되어 있습니다. 우리는 새로운 oxdiazole 유도체인 CRB-2131이 강력하... 알츠하이머병은 NADPH oxidase (Nox)의 활성화와 밀접하게 연관되어 있습니다. 우리는 새로운 oxdiazole 유도체인 CRB-2131이 강력하게 Nox를 억제한다는 것을 규명하였습니다. CRB-2131은 신경세포와 microglia 세포에서 활성산소종(ROS) 생성을 억제하고, microglia 활성화를 감소시킨다. AD모델인 5XFAD 쥐에 대해 3.5개월(예방적 투여)과 6개월(치료적 투여)부터 10주간 경구 투여한 결과, hippocampal 내 superoxide의 양, lipid oxidation, Tau phosphorylation, 신경염증이 감소하였다. 예방적 및 치료적 CRB-2131 투여는 novel object recognition (NOR), Y-maze, Morrison water maze test에서 손상된 인지기능을 회복시켰으며, mature neuron의 수를 증가시키고, 세포사멸로 인한 mature neuron을 감소시키며, immature neuron의 수를 증진시키는 효과를 보였다. 특히, PET/CT 영상은 CRB-2131이 신경재생을 촉진시킨다는 것을 확인시켜주었다. 이런 모든 결과는 CRB-2131가 brain oxidation, tauopathy 및 신경염증을 억제하여 mature neuron의 사멸을 방지하고, neuron 재생을 촉진하며, 궁극적으로 뇌의 회복력을 높이고 인지기능을 보호하는 역할을 한다.

일시

2025년 09월 29일 (월) 오후 03시
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배윤수(이화여자대학교)
배윤수(이화여자대학교) 배윤수(이화여자대학교)

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자기공명영상을 이용한 지질나노입자의 엔도좀 탈출 효율 측정 [Adv. Healthc. Mater.]

지질나노입자는 핵산을 전달할 수 있는 대표적인 약물전달 플랫폼이다. 이 플랫폼의 치료 효능은 엔도좀 탈출 효율과 밀접한 관련이 ... 지질나노입자는 핵산을 전달할 수 있는 대표적인 약물전달 플랫폼이다. 이 플랫폼의 치료 효능은 엔도좀 탈출 효율과 밀접한 관련이 있는데, 이를 조직 또는 생체 수준에서 평가하는 방법이 부재했다. 초소형 산화철 나노입자가 지질나노입자 안에 담지된 경우와 엔도좀 탈출을 한 경우의 자기공명 특성이 다름을 활용하여 자기공명영상을 통해 지질나노입자의 엔도좀 탈출 효율을 측정하는 방법을 개발하였다. 또한, 산화철 나노입자는 균일하고 안정하며 재현성 있게 합성 가능한 데다가 엔도좀 탈출 효율을 증가시킬 수 있어 서로 다른 지질나노입자의 엔도좀 탈출 효율을 쉽게 비교할 수 있다. 이 방법은 투과전자현미경으로 촬영한 세포 사진을 통해 입증되었으며, 동일한 지질나노입자를 이용해 전달한 RNA와 단백질의 형광 이미지와 비교 검증되었다. 조직 및 생체 수준에서도 적용 가능한 이 방법은 생체 수준의 엔도좀 탈출 효율에 대한 이해를 도모하여 지질나노입자 기반 약물 개발에 기여할 것으로 기대한다.

일시

2025년 09월 29일 (월) 오전 10시
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박정빈(University of Michigan)
박정빈(University of Michi...) 박정빈(University of Michigan)

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히스톤 변이체의 후성유전적 유전체 안정성 보호 기전 [Nat. Commun.]

DNA의 동적 과정 (전사, 복제, 수선)은 위상적 제약을 유발하여 유전체 안정성을 위협합니다. Topoisomerase 1 (TOP1)은 이러한 DNA ... DNA의 동적 과정 (전사, 복제, 수선)은 위상적 제약을 유발하여 유전체 안정성을 위협합니다. Topoisomerase 1 (TOP1)은 이러한 DNA 초나선을 해소하는데 필수적이지만, 비정상적으로 안정화된 TOP1 절단 복합체 (TOP1cc)는 DNA 손상을 초래합니다. 본 연구는 히스톤 변이체 macroH2A1의 스플라이싱 변이체 중 하나인 macroH2A1.1이 PARP1 활성을 매개로 TOP1cc 유발 DNA 손상의 회복을 촉진하여 전사 관련 DNA 위상적 스트레스에 의한 손상을 억제함을 규명하였습니다. 반면 또 다른 변이체 macroH2A1.2는 poly(ADP-ribose) (PAR) 결합하지 못해 TOP1cc로부터 유전체를 보호하지 못했습니다. 또한 암에서 흔히 관찰되는 macroH2A1.1 스플라이싱 장애는 TOP1 억제제에 대한 민감성을 높였으며, 이는 후성유전적 유전체 안정성 조절과 암 취약성의 분자적 기전을 제시합니다.

일시

2025년 09월 26일 (금) 오전 10시
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이태희(Johns Hopkins University School of Medicine)
이태희(Johns Hopkins Unive...) 이태희(Johns Hopkins University School of Medicine)

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자폐증 Cntnap2 모델에서의 망상시상핵 과흥분성 [Sci. Adv.]

자폐 스펙트럼 장애(ASD)는 사회적 결함, 반복적 행동, 감각 이상, 수면 장애 및 발작과 같은 공존 질환을 특징으로 하는 신경발달 장... 자폐 스펙트럼 장애(ASD)는 사회적 결함, 반복적 행동, 감각 이상, 수면 장애 및 발작과 같은 공존 질환을 특징으로 하는 신경발달 장애입니다. 시상-피질 회로(thalamocortical circuit)의 기능 장애가 이러한 증상과 관련되어 있음이 보고되었지만, ASD 병태생리에서의 구체적 기전은 아직 명확히 규명되지 않았습니다. 본 연구에서는 시상-피질 활동의 핵심 조절자인 망상시상핵(RT)이 ASD 관련 행동 결손에 미치는 기여를 Cntnap2 결손 마우스 모델을 통해 규명하고자 하였습니다. Cntnap2⁻/⁻ 마우스는 발작 민감성, 운동 활성, 반복 행동이 유의하게 증가하였으며, 전기생리학적 분석에서 RT 뉴런의 시상 내 진동 및 버스트 발화가 강화되고, T형 칼슘 전류가 상승함이 확인되었습니다. 또한 생체 내 섬유 광측정(fiber photometry) 실험에서 행동과 연관된 RT 집단 활동의 증가가 관찰되었습니다. 특히, T형 칼슘 채널 억제제 Z944 및 억제성 DREADD hM4Di의 C21 활성화를 통한 화학유전학적 억제를 통해 RT 흥분성이 감소함에 따라 ASD 관련 행동이 현저히 개선되었습니다. 이러한 결과는 RT 과흥분성이 ASD 병태생리의 핵심 기전임을 제시하며, RT를 잠재적 치료 표적으로 부각시킵니다.

일시

2025년 09월 25일 (목) 오전 10시
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장성수(Stanford University)
장성수(Stanford University) 장성수(Stanford University)

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즉시 체내 이식을 위한 대량의 줄기세포가 탑재된 완전 분해성 알지네이트 기반 코어/쉘 마이크로겔 제작 및 적용 [Adv. Compos. Hybrid Mater.]

연골 유사 인간 중간엽 줄기세포(hMSC) 응집체의 형성은 일반적으로 정의된 환경에서의 인비트로 배양을 필요로 합니다. 또한, 세포를... 연골 유사 인간 중간엽 줄기세포(hMSC) 응집체의 형성은 일반적으로 정의된 환경에서의 인비트로 배양을 필요로 합니다. 또한, 세포를 이식하기 전 몇 주 동안 분화 매질에서의 장기간 인비트로 배양이 필요하여 비용이 많이 들고 시간이 소요되며 임상 치료를 지연시킵니다. 본 연구에서는 고밀도 hMSC가 포함된 코어와 빠르게 분해되는 하이드로겔 쉘로 구성된 즉시 이식 가능한 코어/쉘 마이크로겔을 보고합니다. 코어 내의 hMSC는 12시간 이내에 세포 응집체를 형성하였고, 산화 및 메톡시화된 알지네이트(OMA) 하이드로겔 쉘은 3일 이내에 완전히 분해되어 인접한 응집체들이 자발적으로 융합할 수 있게 하였습니다. 변형 성장 인자-β1(TGF-β1)을 코어에 전달함으로써 융합된 응집체는 연골 유사 미세조직으로 분화하였습니다. 중요한 점은, 인비트로 배양 없이 제작된 이 hMSC가 포함된 코어/쉘 마이크로겔이 생쥐의 피하에 이식되어 3주 후에 코어 내에서 세포 응집체를 통해 연골 유사 조직을 형성한 것으로 나타났습니다. 이러한 인비트로 배양 없이 인사이트에서 세포 응집체를 형성하고 서로 및 숙주 조직과 융합하여 생체 활성 신호를 포함한 새로운 조직으로 성숙할 수 있는 혁신적인 접근 방식은 즉시 이식이 가능하며 연골 재생 및 기타 조직 공학 응용을 위한 플랫폼 전략이 될 수 있습니다.

일시

2025년 09월 24일 (수) 오후 03시
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이상진(University of Hong Kong)
이상진(University of Hong ...) 이상진(University of Hong Kong)

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3차원 확산 확률론적 생성 모델을 이용한 파킨슨병 환자들의 18F-FP-CIT PET 영상의 바이오마커 활용성 검증 [Cell Rep. Med.]

파킨슨병에서 정확한 진단과 질병 진행 단계의 정밀한 추정은 환자를 위한 효과적인 치료 계획을 수립하는 데 중요합니다. 다양한 딥... 파킨슨병에서 정확한 진단과 질병 진행 단계의 정밀한 추정은 환자를 위한 효과적인 치료 계획을 수립하는 데 중요합니다. 다양한 딥러닝 기반 컴퓨터 보조 진단 모델이 개발되었음에도 불구하고, 파킨슨병 분야에서는 적절한 바이오마커 필요, 데이터 부족과 외부 검증의 어려움으로 인해 상대적으로 덜 탐구되어 왔습니다. 이 연구는 18F-FP-CIT PET를 활용하여 딥러닝을 이용한 두 종류의 감별 진단 과제와 한 개의 질병 진행 추정 과제를 진행하면서 18F-FP-CIT PET이 파킨슨병의 바이오마커로 활용되는 잠재력을 검증함과 동시에 외부 검증을 통해 일반성을 검증합니다. 이 연구는 생성형 모델인 Hierarchical Wavelet DiffusionAutoEncoder를 이용합니다. 이 생성형 모델은 1,934개의 18F-FP-CIT PET 이미지로 학습되었습니다. HWDAE는 생성 학습 과정에서 관련 질병 특성을 학습함과 동시에 파킨슨병의 다양한 질병 상태를 표현하는 이미지를 생성할 수 있는 특징을 보여주었습니다. 1. Evaluation of 18F-FP-CIT PET as a potential biomarker for Parkinson’s disease 2. Self-supervised learning using a diffusion model (HWDAE) on 18F-FP-CIT PET scans 3. Assessment through differential diagnosis and disease progression estimation tasks

일시

2025년 09월 22일 (월) 오전 10시
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원종준(울산대학교 의과대학)
원종준(울산대학교 의과대학) 원종준(울산대학교 의과대학)

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연속흐름 미생물 연료전지에서 인산 처리된 바이오애노드의 전위 의존적 임피던스 특성과 성능 향상 [Chem. Eng. J.]

본 연구는 연속흐름 방식으로 운전된 미생물 연료전지(MFC)에서 인산 처리된 바이오애노드의 전위 의존적 임피던스 특성을 분석하고, ... 본 연구는 연속흐름 방식으로 운전된 미생물 연료전지(MFC)에서 인산 처리된 바이오애노드의 전위 의존적 임피던스 특성을 분석하고, 이를 통해 성능 향상을 위한 최적 전위를 규명한 것입니다. 전기화학적 임피던스 분석을 통해 바이오애노드의 전하 전달 저항 및 확산 저항이 인산 처리 후 크게 감소함을 확인하였고, -100mV 근처에서 최소 임피던스를 형성한다는 중요한 발견을 얻었습니다. 이는 기존의 -400mV 전위 최적화 이론을 뒤집는 결과로, 미생물 전기화학 시스템의 효율을 극대화하는 새로운 가능성을 제시합니다. 본연구는 인산 처리 바이오애노드의 전위별 임피던스를 정량적으로 분석하고, 미생물 전극의 성능 향상을 위한 전위 최적화에 대한 기존의 개념을 재정립했다는 점에서 큰 의의를 같습니다. 이를 통해 MFC 설계 및 최적화에 중요한 기여를 할 수 있을 것입니다.

일시

2025년 09월 19일 (금) 오후 03시
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구본영(전남대학교)
구본영(전남대학교) 구본영(전남대학교)

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AI 학습이론으로 본 소뇌의 기억 이전 메커니즘 [Nat. Commun.]

본 세미나는 AI 학습 이론을 뇌과학에 적용하여 소뇌의 기억 저장 메커니즘을 새롭게 규명한 연구성과를 소개합니다. 소뇌에서는 ... 본 세미나는 AI 학습 이론을 뇌과학에 적용하여 소뇌의 기억 저장 메커니즘을 새롭게 규명한 연구성과를 소개합니다. 소뇌에서는 소뇌 피질에서 학습된 기억이 공고화 되는 단계에서 소뇌 핵으로 이전되는데, 그동안 일부 기억은 완전히 전달되고 다른 기억은 선택적으로만 전달되는 등 일관되지 않은 현상에 대한 명확한 설명이 부재했습니다. 본 연구에서는 소뇌를 이중 학습 시스템(Dual Learning System)으로 모델링했습니다. 소뇌 피질은 정교하지만 운영비용이 큰 ‘복잡 시스템’, 소뇌 핵은 단순하지만 효율적인 ‘단순 시스템’으로 설정했습니다. AI의 ‘편향-분산 트레이드오프(bias-variance tradeoff)’이론을 적용하여 뇌가 시스템의 전체 비용을 최소화하는 최적화 전략을 사용했을 때, 쉬운 과제는 단순 시스템만으로도 충분하여 기억이 소뇌 핵으로 완전히 전달되지만, 어려운 과제는 정확도 확보를 위해 복잡 시스템에 기억을 남겨둘 것이라 예측했습니다. 이 원리를 인공신경망 기반의 시뮬레이션과 실제 생쥐모델 실험으로 검증했습니다. 이 발견은 AI의 평생 학습과 에너지 효율 문제 해결의 실마리를 제공하며, 뇌과학과 AI가 상호 발전할 수 있는 NeuroAI 접근의 가능성을 보여줍니다.

일시

2025년 09월 18일 (목) 오후 03시
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배효진(서울대학교)
배효진(서울대학교) 배효진(서울대학교)

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시원함을 느끼는 길을 찾다: 피부에서 척수로 이어진 신경지도 [Nat. Commun.]

피부에서 뇌로 이어지는 냉각 감각 신경회로 연구 결과를 소개합니다. 기존 연구는 온도 감각을 말초 수용체 수준에서 주로 다루었으... 피부에서 뇌로 이어지는 냉각 감각 신경회로 연구 결과를 소개합니다. 기존 연구는 온도 감각을 말초 수용체 수준에서 주로 다루었으나, 실제 감각 정보가 어떤 신경 경로를 통해 척수와 뇌로 전달되는지는 알려지지 않았습니다. 본 연구는 전기생리학, 칼슘 이미징, 행동 실험을 통합하여 시원한 감각(섭씨 15-25도)이 독립적인 신경 회로를 통해 전달된다는 사실을 규명하였으며, 이를 통해 항암치료 과정에서 나타나는 냉자극 유발 통증(cold allodynia) 연구의 새로운 기반을 마련하였습니다. 이번 세미나에서는 이러한 발견과 더불어 향후 내장 감각 연구 및 회로 기반 치료제 개발로의 확장 가능성도 논의할 예정입니다.

일시

2025년 09월 17일 (수) 오전 10시
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이한규(University of Michigan)
이한규(University of Michi...) 이한규(University of Michigan)

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광간섭단층촬영(OCT) 장비를 이용한 인체 귀 영상화 연구 [Sci. Transl. Med.]

청각 손실과 전정 이상은 내림프와 외림프 간의 체액 불균형으로 유발됩니다. 내이는 두개골 기저부 깊숙이 위치한 미세 구조물로, 생... 청각 손실과 전정 이상은 내림프와 외림프 간의 체액 불균형으로 유발됩니다. 내이는 두개골 기저부 깊숙이 위치한 미세 구조물로, 생체 내 실시간 고해상도 영상화가 어렵습니다. 본 연구에서는 수술 중 수술용 현미경과 결합된 광간섭단층촬영(OCT) 장비를 통해 환자의 수평고리관 및 후반고리관을 관찰하고, 내림프와 외림프 비율을 정량화 하였습니다. 메니에르병 및 전정신경초종 환자에서 내림프수종이 관찰되었고, 이 비율은 청력 손실 정도와 유의한 상관관계를 보였습니다. 나아가, 본 기술은 내이의 체액 불균형을 수술 중 실시간으로 관찰함으로써 청각 손실과 관련한 병태를 진단하는 유용한 도구로 활용될 수 있습니다.

일시

2025년 09월 15일 (월) 오전 10시
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김위한(Keck School of Medicine of University of Southern California)
김위한(Keck School of Medi...) 김위한(Keck School of Medicine of University of Southern California)

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