포유류의 진화 과정에서 식량 부족과 감염은 빈번하게 동반된 생존 위협이었다. 식이 제한(dietary restriction, DR) 상황에서는 포도... 포유류의 진화 과정에서 식량 부족과 감염은 빈번하게 동반된 생존 위협이었다. 식이 제한(dietary restriction, DR) 상황에서는 포도당을 많이 요구하는 면역 반응을 유지하면서도 전신적인 저혈당을 방지해야 한다. 그러나 숙주가 이러한 면역–대사 균형을 어떻게 조절하는지는 명확히 규명되지 않았다. 본 연구는 식이 제한에 의해 유도된 글루코코르티코이드(glucocorticoids)가 T 세포 아형(미경험, 효과기, 기억)을 숙주의 영양 상태에 맞게 재조정함을 보여준다. 식이 제한 조건에서 글루코코르티코이드는 미경험 T 세포의 골수 이동을 촉진하여 항상성을 유지하였다. 1차 감염 후에는 글루코코르티코이드가 면역 반응을 재구성하여 병원체 통제를 유지하는 동시에 전신 포도당 항상성을 보존하였다. 이는 포도당 의존성이 높은 효과기 T 세포를 억제하고, 상대적으로 포도당 의존성이 낮은 호중구 반응을 강화함으로써 달성되었다. 비록 식이 제한 동안 전체 효과기 T 세포 수는 감소하였으나, 글루코코르티코이드는 기억 전구 효과기 세포를 선택적으로 보존하여 면역 기억 형성을 유지하였다. 결론적으로, GCs는 식이 제한 환경에서 면역 체계와 대사 생리를 정렬함으로써 감염 방어와 에너지 항상성을 동시에 보장하는 핵심 조절 인자로 작용한다.

DNA, RNA, 단백질은 센트럴 도그마의 3요소이자, 서열에 따라 구조와 기능이 무궁무진하게 달라질 수 있는 소위 ‘프로그래머블’ 생... DNA, RNA, 단백질은 센트럴 도그마의 3요소이자, 서열에 따라 구조와 기능이 무궁무진하게 달라질 수 있는 소위 ‘프로그래머블’ 생물분자입니다. 합성생물학의 기반은 이들의 서열을 바꾸거나 심지어는 새로이 생성하여 원하는 기능의 분자와 시스템을 설계하는 데에 있습니다. 특히 세포 안에서 RNA와 단백질은 실질적인 분자 수준의 “일”을 수행하는 데 반해, DNA는 유전물질이라는 특성상 여러 제약이 따르기 때문에 그동안 설계 공간과 활용도에 한계가 있었습니다. 박테리아의 독특한 역전사 시스템인 레트론(Retron)은, 프로그래머블 비유전성 소형 DNA 조각을 살아있는 세포 내에서 발현시킬 수 있는 유용한 플랫폼으로, 유전물질의 제약에서 벗어나 더 다양한 DNA의 활용을 가능케 합니다. 본 연구에서는 레트론을 이용해 대장균 세포 내에서 특정 단백질과 서열 특이적으로 상호작용할 수 있는 여러 비유전성 DNA 조각들을 개발하였습니다. 이를 전사인자를 낚는 분자 미끼로 활용해 유전자 발현을 제어하거나, 복잡한 합성 피드백 회로를 구현하였습니다. 나아가 유도성 전사조절 시스템을 유도성 번역 후 단백질 위치 및 기능 제어 시스템으로 전환하여, 자원이 부족한 환경에서도 즉각적인 신호 노출을 반영구적으로 감지하는 레코딩 시스템을 구현하였습니다. 마지막으로, 이 시스템과 레트론을 비롯한 비유전성 DNA 합성생물학의 향후 전망에 대해 소개하며 발표를 마무리하겠습니다.

최근 미국 FDA의 동물실험 축소 로드맵 발표와 함께 동물 모델의 한계를 극복할 수 있는 생체모사 플랫폼의 중요성이 급증하고 있으나... 최근 미국 FDA의 동물실험 축소 로드맵 발표와 함께 동물 모델의 한계를 극복할 수 있는 생체모사 플랫폼의 중요성이 급증하고 있으나, 특히 통증 분야에서는 말초감각신경계를 정교하게 모사한 대체 시험법이 여전히 부족한 실정입니다. 본 발표에서는 기존 PDMS 기반 모델의 한계를 넘어, 3D 프린팅 기술과 microfluidics를 결합해 구현한 차세대 말초감각신경 3D 모델을 소개합니다. 본 연구팀은 3D 프린팅을 통해 고유한 미세구조를 설계함으로써, 감각신경세포와 슈반세포의 구획화된 공배양 및 신경 돌기의 정교한 정렬을 유도하는 데 성공했습니다. 이를 통해 실제 생체와 유사한 수준의 수초화(Myelination) 및 Remak bundle 구조를 성공적으로 재현하였으며, 정렬된 신경 구조가 신경 재생 및 기능적 성숙(Calcium dynamics)에 미치는 영향을 확인하였습니다. 나아가 미공개된 후속 연구 데이터를 포함하여, 이 플랫폼이 어떻게 난치성 통증 질환의 병태생리 규명과 고처리량(High-throughput) 약물 스크리닝에 활용될 수 있는지 발표드리고자 합니다.

간세포암은 강한 면역억제성 종양 미세환경으로 인해 면역세포의 침투와 기능이 제한되어 기존 면역치료의 효과가 낮은 것이 큰 문제... 간세포암은 강한 면역억제성 종양 미세환경으로 인해 면역세포의 침투와 기능이 제한되어 기존 면역치료의 효과가 낮은 것이 큰 문제이다. 특히 CAR-NK 세포치료는 높은 안전성과 항암 활성을 가지지만, 종양 내 침투 부족과 면역억제 환경으로 인해 치료 효능이 제한된다. 본 연구에서는 이러한 한계를 극복하기 위해 비가역적 전기천공법과 GPC3 표적 CAR-NK 세포치료를 결합한 새로운 면역치료 전략을 제시하였다. IRE는 종양세포에 물리적 손상을 유도하는 동시에, 면역원성 세포사를 유도하여 DAMPs와 다양한 chemokine을 분비시키고, 특히 CX3CL1 증가를 통해 NK 세포의 종양 내 유입을 촉진하였다. 또한 IRE 처리된 암세포에서는 ROS 생성이 증가하여 NK 세포에 대한 감수성이 향상되었으며, 이를 통해 NK 세포 매개 세포사멸이 강화되는 기전이 확인되었다. 동시에, 지질나노입자기반 유전자 전달을 통해 GPC3 특이적 CAR-NK 세포를 효과적으로 제작함으로써, 종양 특이적 살상 능력을 더욱 증폭시켰다. 이러한 IRE와 CAR-NK 세포치료의 병합은 in vitro 및 in vivo 모델에서 단독 치료 대비 현저히 향상된 종양 억제 효과를 나타냈으며, NK 세포 침윤 증가뿐만 아니라 수지상세포 활성화 및 CD8⁺ T 세포 반응 유도를 통해 선천면역과 적응면역을 동시에 활성화하였다. 또한 전신 독성 없이 안전성을 유지하였다. 결론적으로, 본 연구는 비가역적 전기천공법을 통해 종양 미세환경을 면역 활성화 상태로 전환시키고, CAR-NK 세포치료의 효능을 극대화할 수 있음을 보여주며, 고형암 치료에서 적용 가능한 새로운 병합 면역치료 전략을 제시한다.

전자공학과 광학을 함께 활용하면 눈에 보이지 않을 만큼 아주 작지만 무선으로 우리 몸상태를 측정할 수 있는 임플란트들을 만들 수 ... 전자공학과 광학을 함께 활용하면 눈에 보이지 않을 만큼 아주 작지만 무선으로 우리 몸상태를 측정할 수 있는 임플란트들을 만들 수 있습니다. 우리가 쓰는 스마트폰이나 노트북을 만들 때 주로 사용하는 공정을 Complementary Metal-Oxide-Semiconductor (CMOS) 공정이라 합니다. 이 CMOS 공정이라는 반도체 기술 위에 광학 소자를 결합시키면 무선으로 (빛으로) 전력을 공급받고 또한 빛으로 측정한 정보들을 내보내는 광전자(optoelectronic)임플란트들을 만들 수 있습니다. 이번 발표에서는 그 예로 초소형 무선 뇌파측정 임플란트, Microscale Optoelectronic Tetherless Electrode (MOTE) 을 소개합니다. 이 MOTE 은 CMOS 공정으로 만들어진 200개정도의 트랜지스터와 AlGaAs으로 만들어진 아주 작은 Light Emitting Diode (LED) 로 구성되어 있으며, 이LED를 이용해 태양광처럼 전원을 공급받고 데이터를 주고받기 때문에, 배터리나 안테나가 필요 없습니다. MOTE의 크기는 사람 머리카락보다 작고 (동양인 머리카락의 둘레는 보통 100 마이크로미터(µm)인데 비해 MOTE 은 70µm × 20µm 입니다; 1 마이크로미터는 1 미터보다 백만 배 더 작다), 무게도 모래알보다도 훨씬 가볍습니다 (모래알은 보통 670 마이크로그램(µg) 인데 비해 MOTE은 1µg 입니다). 이렇게 작지만 첨단 반도체 공정들을 접목시킴으로써 MOTE은 쥐의 뇌 속에서 1년 이상 안정적으로 작동할 수 있습니다. 이처럼 몸에 부담을 거의 주지 않으면서 오랫동안 상태를 관찰할 수 있는 기술은, 다양한 동물 실험 뿐만 아니라 인공 장기 연구에도 매우 유용하게 쓰일 수 있습니다. 이번 발표에서는 쥐의 뇌파 측정 결과 뿐만 아니라 이런 시스템을 만들기 위해 필요했던 기술들과 예상치 못한 난관들에 대하여, 특히 필요했던 소자 제작, 회로 설계, 여러 기술의 융합, 그리고 임플란트 수술 기술 개발에 대해서도 설명할 예정입니다. 마지막으로, 이번 발표에서 소개해 드릴 이러한 융합 기술들이 앞으로 세포 크기에 근접하는 다양한 초소형 의료용 임플란트를 만드는 기반이 될 수 있다는 점을 말씀드리며 발표를 마무리하겠습니다.

Precision Health, 정밀 건강은 아직 많이 알려지지 않은 개념입니다. Precision Medicine, 정밀 의료는 개인의 몸상태, 생활 습관, ... Precision Health, 정밀 건강은 아직 많이 알려지지 않은 개념입니다. Precision Medicine, 정밀 의료는 개인의 몸상태, 생활 습관, 환경 등 다양한 정보를 통합 분석하여 질병에 가장 효과적인 맞춤형 치료 법을 제공하는 의료 접근법입니다. 정밀 건강은 여기서 더 나아가, 질병이 발생하기 전에 개인을 장시간 모니터링하고, 그 데이터를 통해 매우 작은 이상 신호를 감지하여, 심각한 질병으로 발전하기 전에 조치를 취하는 접근법입니다. 이를 통해 사람들이 수명 주기에서 건강한 기간을 더욱 길게 유지할 수 있도록 하는 것이 정밀 건강의 최종적인 목표입니다. 본 발표에서 스마트변기가 어떻게 정밀건강에 쓰이는지, 이런 스마트변기가 어떻게 집에서도 만들수 있는지를 중점적으로 다루고자 합니다. 그리고 마지막에 연구중인 스마트 안경도 소개해 드리겠습니다.

본 발표에서는 인간 iPSC 유래 세포가 분비하는 **개별 세포외소포(EV)**에 포함된 **액틴(actin) 화물(cargo)**을 정량화하기 위한 2... 본 발표에서는 인간 iPSC 유래 세포가 분비하는 **개별 세포외소포(EV)**에 포함된 **액틴(actin) 화물(cargo)**을 정량화하기 위한 2색 단일분자 형광 분석 전략을 소개합니다. **형광 교차상관분광법(FCCS)**과 **동시 형광 버스트 분석(coincident fluorescence-burst analysis)**을 결합함으로써, 자유롭게 존재하는 형광 배경 신호로부터 실제 화물을 탑재한 EV 신호를 신뢰성 있게 구분할 수 있습니다. 이를 통해 액틴 양성 EV의 비율을 측정하고, 단일 소포 수준에서 EV당 액틴 분자 수를 추정하며, 또한 화물 탑재 EV 이벤트 발생률을 분비 동역학(secretion dynamics)을 반영하는 지표로 추적할 수 있습니다. 이 방법을 적용한 결과, 부분 분화(partial differentiation) 및 아밀로이드-β 노출과 같은 스트레스 유사 조건에서 **미분화 상태(undifferentiation)**에 비해 액틴을 탑재한 EV 이벤트가 증가함을 확인하였으며, 이는 세포 상태가 세포골격 관련 화물의 EV 포장(cargo packaging)에 영향을 미침을 시사합니다. 종합적으로 본 플랫폼은 EV 화물을 통해 **세포골격 교란(cytoskeletal disruption)**을 정량적이고 높은 특이도로 모니터링할 수 있는 도구를 제공하며, 향후 신경계 질환의 진단 및 치료 연구를 지원하는 기반 기술로 활용될 수 있습니다.

여성에서의 통증 해소 지연은 여성이 남성보다 통증이 더 오래 지속되도록 합니다. 그러나 이러한 성별 간 차이의 기저 기전은 아직 ... 여성에서의 통증 해소 지연은 여성이 남성보다 통증이 더 오래 지속되도록 합니다. 그러나 이러한 성별 간 차이의 기저 기전은 아직 명확히 규명되지 않았습니다. 본 연구에서는 피부 염증 마우스 모델에서 인터루킨(interleukin, IL)-10을 생산하는 단핵구(monocyte)가 IL-10 수용체를 발현하는 IL-10R1+ 말초 감각신경세포에 신호를 전달함으로써 염증성 통증을 해소함을 보였습니다. 수컷 마우스는 암컷에 비해 통증 해소가 더 빠르게 나타났으며, 이는 수컷에서 IL-10+ 단핵구의 수가 더 많았던 것과 관련이 있었습니다. 암수 모두에서 단핵구의 Il10 유전자, 혹은 말초 감각신경세포에서 IL-10 수용체를 암호화하는 Il10ra 유전자를 결손시킬 경우 통증 해소가 현저히 저해되었습니다. 또한 남성 호르몬인 안드로겐은 단핵구의 IL-10 생성을 촉진하였으며, 이는 IL-10+ 단핵구의 빈도에서 나타나는 성차를 유도하였습니다. 인간 대상 연구에서도 교통사고로 인한 외상 후 장기적 통증에서 남성이 여성보다 통증을 더 빠르게 해소하였으며, 이는 남성에서 더 높은 순환 단핵구 수 및 IL-10 농도와 통계적으로 유의한 연관성을 보였습니다. 이러한 결과는 말초 IL-10+ 단핵구가 말초 감각신경세포와의 상호작용을 통해 성별 특이적 통증 해소를 매개함을 보여주며, 만성 통증을 예방할 수 있는 면역학적 기전을 제시합니다.

DNM1L 관련 뇌병증은 DNM1L 유전자 돌연변이와 연관된 다양한 임상 양상을 보이는 신경발달질이다. 진단 기술의 발전에도 불구하고, ... DNM1L 관련 뇌병증은 DNM1L 유전자 돌연변이와 연관된 다양한 임상 양상을 보이는 신경발달질이다. 진단 기술의 발전에도 불구하고, 분자 및 조직 수준에서의 신경병리학적 기전이 충분히 규명되지 않아 치료는 주로 증상 완화에 국한되며 그 효과 또한 제한적이었다. 특히 주요 발달 단계에 걸친 분자 병리의 진행과 가역성에 관한 연구가 부족하여, 최적의 치료 시기 파악과 효과적인 치료 전략 수립에 근본적인 제약이 존재하였다. 본 연구에서는 발달 중인 마우스 뇌에서 DNM1L 변이체의 발현이 출생 후 초기에 심각한 신경세포 손실을 유발함을 확인하였다. DNM1L 발현을 화학유전학적으로 제어하는 인간 신경세포 모델을 활용하여, DNM1L 기능 이상으로 인한 전사체 변화의 가역성을 신경발달 단계별로 규명하였다. 특히 병리 연관 전사체 양상의 대부분이 분화된 신경세포에서도 회복 가능함을 확인하였다. 나아가 가역적 경로 중 하나인 미토콘드리아 생합성을 표적으로 하는 치료 전략이 신경세포 손실을 예방함을 검증함으로써, DNM1L 관련 신경 병리에 대한 출생 후 임상 개입 가능성을 제시한다.