남궁석(SLMS(Secret Lab of Mad Scientist)) | 과학자가 되는 방법 : 현대 과학자의 다양한 삶의 방식 | 웨비나

학술웨비나 개최완료

과학자가 되는 방법 : 현대 과학자의 다양한 삶의 방식

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2024년 10월 17일 (목) 오후 02시
남궁석(SLMS(Secret Lab of Mad Scientist))

개요

							현대 과학자는 어떻게 만들어지고 성장하는가? 흔히 학계에서 훈련 과정에 있는 대학원생 및 포스트닥은 과학자의 경로가 학사, 석사, 박사를 받고 포스트닥을 거쳐 학계의 연구책임자가 되는 일직선 경로라고 생각하기 쉽다. 그러나 오늘날 현실의 과학자의 삶은 학계에서의 경로 이외에도 훨씬 다양한 분기점을 가진 다양한 경로를 따라가게 된다. 현대의 과학자로 성장해 가면서 겪게 되는 수많은 난관과 다양한 경로 속에서 최적의 경로를 찾는 방법에 대해서 같이 생각해 보도록 한다.

세미나 영상

개최 완료

학술웨비나

정확하고 해석가능한 세포 분석법 (Cytometry) 분석 인공지능 모델 개발 [Cell Rep. Med.]

Flow or Mass Cytometry을 통해 얻어진 single-cell protein expression 데이터는 감염성 질환, 자가면역, 암, 그리고 치료 후 면역 세포 반응의 역할을 이해하는 데 필수적입니다. 특히 cytometry는 scRNA-seq과 비교해 수백만 개의 세포를 분석할 수 있어 드문 세포 집단을 식별하고 특성화하는 데 유리합니다. 본 발표에서는 single-cell cytometry 데이터를 분석하고 면역 프로파일링을 자동화하기 위해 인공지능 기반의 모델, cytometry masked autoencoder (cyMAE)를 소개합니다. cyMAE는 레이블이 없는 대규모 데이터셋에서 단백질 마커 간의 관계를 사전 학습(self-supervised pre-training)하여 추가적인 세포 정체성 정보 없이도 마커 간의 상호작용을 학습합니다. 이후, 사전 학습된 모델을 다양한 하위 과제에 맞게 미세 조정(fine-tuning)하여 독립적인 데이터셋에서도 복잡한 세포 유형을 정확히 식별하고, 단백질 마커의 중요성을 해석하며, 개인 수준의 정밀 면역 프로파일링을 가능하게 합니다.
- 일시
  
  2025년 01월 09일 (목) 오전 10시
- 연사
  
  김재식(University of Pennsylvania)
학술웨비나

BFVD – 35만 바이러스 단백질의 예측 구조 대규모 데이터베이스 [Nucleic Acids Res.]

알파폴드는 단백질 구조 예측의 정확도를 실험 수준에 가깝게 끌어올렸으며, 알파폴드 데이터베이스(AFDB)를 통해 2억 개 이상의 예측 단백질 구조를 공개해 생명과학 연구에 새로운 기회를 제공했다. 하지만 AFDB는 바이러스 단백질을 포함하지 않아, 바이러스 연구에 적용하기에는 한계가 있다. BFVD(Big Fantastic Virus Database)는 이 점을 보완고자 구축된 데이터베이스로, 35만개 이상의 바이러스 단백질 구조를 예측하여 제공한다. 또한, 진화 정보의 깊이를 더하기 위해 페타베이스 규모의 시퀀싱 데이터를 활용하였고, 이를 통해 36%의 데이터에 대해 예측 신뢰도를 향상시켰다. 특히, BFVD의 구조 중 62%는 기존 대규모 단백질 구조 저장소에서 찾아볼 수 없는 고유한 특성을 지닌다. 바이러스는 빠른 변이로 인해 서열만으로는 바이러스 간의 관계성을 밝히는 데에 한계가 있지만, BFVD의 포괄적이고 방대한 데이터는 구조 분석을 통해 관계성을 규명할 수 있는 새로운 기회를 제공한다.
- 일시
  
  2025년 01월 08일 (수) 오후 02시
- 연사
  
  김성은(서울대학교)
학술웨비나

IL2의 sEV 분비와 PD-L1 발현 조절을 통한 새로운 암 면역 억제 중화 메커니즘 [Cancer Commun.]

IL2는 IL2 수용체 복합체를 발현하는 면역세포를 활성화해 항암 효과를 유도하는 것으로 알려져 있지만, IL2R을 발현하는 암세포에 미치는 영향은 상대적으로 덜 연구되었습니다. 본 연구에서는 IL2가 흑색종 세포에서 작은 세포외소포(sEV) 분비와 PD-L1 발현을 유의미하게 감소시키고, CD8+ T 세포 매개 세포독성에 대한 민감도를 증가시킴을 확인했습니다. 이러한 효과는 IL2R-MEK/ERK 신호 전달 경로를 통해 매개됩니다. IL2의 직접적인 암세포 효과를 검증하기 위해 IL2를 자가 자극형으로 발현하도록 조작된 흑색종 세포를 이용한 생쥐 모델을 개발했으며, 이 모델에서 IL2는 종양 성장을 억제하고 종양 조직 및 혈장 내 PD-L1 발현을 감소시켰습니다. 유사한 결과는 폐암 임상 샘플에서도 관찰되었습니다. 본 연구는 IL2가 IL2R을 발현하는 암세포에서 직접적인 항암 면역 반응을 유도할 수 있음을 보여주며, 면역 체크포인트 조절제로서 면역치료에 활용될 가능성을 제시합니다.
- 일시
  
  2025년 01월 08일 (수) 오전 10시
- 연사
  
  노수정(DGIST)
학술웨비나

목질계 바이오매스로부터 지질 합성을 위한 야로위아 효모의 대사 공학 및 진화 적응 전략 [Bioresour. Technol.]

미생물 발효는 식품, 항생제, 의약품 등 인간 생활의 필수 물질 생산에 핵심적인 역할을 해왔습니다. 기존에는 Saccharomyces cerevisiae와 Escherichia coli가 유전적 특성과 빠른 성장 속도, 그리고 유전자 조작의 용이함 덕분에 미생물 발효를 연구하는 모델 균주로써 주로 사용되었으나 Crabtree 효과로 인해 설탕이 에탄올이나 아세트산으로 전환되는 대사적 한계가 있어 고부가가치 화합물 생산에 제약이 있었습니다. 이에 비해, 지방 축적성이 강하고 acetyl-CoA 대사 흐름이 우수하며 유전공학 가능성이 높은 Yarrowia lipolytica는 acetyl-CoA 유래 제품 생산의 새로운 플랫폼으로 주목받고 있습니다. 그러나 Y. lipolytica는 자연에서 두 번째로 풍부한 당인 자일로스를 대사화하는 능력이 없어, 저렴하고 재생 가능한 탄소원인 리그노셀룰로오스 바이오매스를 활용하기 어려운 한계가 있습니다. 이를 해결하기 위해 본 연구는 대사공학과 적응 실험진화(ALE)를 활용하여 Y. lipolytica를 엔지니어링 하였습니다. 이 과정에서 이종 산화환원 효소 경로를 도입하고 자일로스 조건에서 진화를 유도하여, 개선된 자일로스 대사 능력을 가진 XEV 균주를 개발했습니다. 추가적으로 해당 균주의 전장 유전체 분석 및 역공학을 통하여 자일로스 대사가 개선된 원인을 규명하였고 더 나아가 실제 목질계 바이오매스 유래 가수분해물을 활용하여 지질을 합성하는데에 성공하였습니다. 본 세미나를 통해 Y. lipolytica 균주의 자일로스 대사를 개선하는 유전적 및 대사적 적응에 대한 저의 전반적 연구 내용을 소개해드리고자 합니다.
- 일시
  
  2025년 01월 03일 (금) 오전 10시
- 연사
  
  육상도(University of Illinois at Urbana-Champaign)
학술웨비나

진행성 담도암에서 ctDNA와 종양조직 유전체 프로파일링의 일치도 평가 [J. Hepatol.]

이 연구는 담도암(BTC) 환자들에게서 발생한 암세포의 유전변이 정보를 분석하는 새로운 방법을 모색하는 것입니다. 암세포의 변이 정보를 얻기 위해서는 환자로부터 직접 암 조직을 채취해야 하지만, 이는 많은 어려움이 따릅니다. 이 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해, 환자의 혈액에서 채취할 수 있는 암세포의 DNA인 순환 종양 DNA (ctDNA)를 이용하는 방법을 제안하고 있습니다. 2019년부터 2022년까지 한국의 분당차병원에 등록된 139명의 담도암 환자 중에서, 혈액을 충분히 가지고 있는 담도암 환자 102명을 대상으로 진행되었습니다. 이 102명의 담도암 환자에서 종양조직과 혈액에서 얻은 암 DNA를 비교 분석한 결과, 두 방법 간 중요 변이에 대한 일치도는 84.8%로 높은 일치율을 보였습니다. 또한 혈액 ctDNA 분석을 통해 34.3%의 환자에서 치료 가능한 유전자 변이를 발견하였습니다. 이 중에는 IDH1, FGFR2, MSI-high, ERBB2, PIK3CA, BRCA1/2, MET 등의 유전자 변이가 포함되어 있었습니다. 특히 FGFR2-TNS1 융합 유전자는 지금까지 보고되지 않은 처음으로 발견된 것으로, 이는 기존의 종양조직 기반 검사에서는 찾아내지 못한 새로운 발견이었습니다. 그리고 ctDNA의 최대 체세포변이 대립유전자 빈도 (max VAF)가 높은 환자들은 담도암에서 많이 쓰이는 화학요법인 젬시타빈과 시스플라틴을 기반으로 한 치료에서 예후가 좋지 않았습니다. 이 연구 결과는 담도암에서 ctDNA, 즉 혈액을 이용한 액체 생검이 기존의 종양조직 유전체 기반 분석을 대체할 수 있는 방법이 될 수 있음을 보여줍니다. 앞으로 액체생검은 환자마다 개인화된 치료를 제공하는 데 도움이 될 수 있을 것입니다.
- 일시
  
  2024년 12월 30일 (월) 오후 03시
- 연사
  
  우선정(차의과학대학교 분당차병원)
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.
- 일시
  
  2024년 12월 30일 (월) 오전 10시
- 연사
  
  임동주(KAIST, IBS)
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.
- 일시
  
  2024년 12월 27일 (금) 오후 03시
- 연사
  
  정나눔(서울대학교)
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.
- 일시
  
  2024년 12월 27일 (금) 오전 11시
- 연사
  
  홍석균(Purdue University)
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.
- 일시
  
  2024년 12월 26일 (목) 오후 03시
- 연사
  
  Jestlin Tianthing Ng(아주대학교 의과대학)
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.
- 일시
  
  2024년 12월 26일 (목) 오전 11시
- 연사
  
  오형철(연세대학교 의과대학)