신경세포 간 정보 전달은 시냅스 소포(synaptic vesicle)의 수송과 외포작용(exocytosis)을 통해 이루어지지만, 신경 자극이 지속되는... 신경세포 간 정보 전달은 시냅스 소포(synaptic vesicle)의 수송과 외포작용(exocytosis)을 통해 이루어지지만, 신경 자극이 지속되는 동안 소포의 수송 및 세포막과의 융합(fusion) 동력학은 아직 충분히 이해되지 않고 있다. 본 연구에서는 흰쥐 해마 뉴런의 시냅스 전 말단에서 외포작용을 겪는 개별 시냅스 소포의 실시간 3차원 궤적을 정량적으로 분석하여 소포의 운동을 두 가지 유형으로 분류하였다. 전기적 자극 시점 이후, 제1형은 융합 부위 인근에서 제한된 운동을 보이다가 외포작용을 일으키는 반면, 제2형은 융합 전까지 비제한적 운동을 보이다가 계류 후 외포작용을 나타낸다. 그 결과, 제2형 소포는 제1형에 비해 융합 시간 분포가 더 넓고 평균 융합 시간이 더 길었다. 이와 더불어 전기적 자극은 제2형 소포에서 자극 이전에 비해 융합 부위 방향으로의 궤적 직진성을 약 10배 증가시켰으며, 직진성과 이에 상응하는 평균 힘은 융합 부위로부터의 초기 거리에 따라 시그모이드(sigmoid) 형태로 증가함을 확인하였다. 이러한 특성으로 인해 제2형 소포의 융합 시간은 초기 거리에 비단조적으로 의존하게 됨을 보일 수 있었다. 본 연구는 시냅스 소포 수송 및 막 융합 동력학을 포괄적으로 설명하는 정량적 모델을 제시하며, 전기 자극 하의 뉴런 내 시냅스 전달 메커니즘에 대한 새로운 통찰을 제공한다.

생성 단백질 모델은 다양한 단백질 서열과 구조를 설계할 수 있는 강력한 도구이지만, 구조적 에너지를 정확히 반영하고 안정적인 서... 생성 단백질 모델은 다양한 단백질 서열과 구조를 설계할 수 있는 강력한 도구이지만, 구조적 에너지를 정확히 반영하고 안정적인 서열을 설계하는 데에는 여전히 한계가 있다. 특히 설계된 서열이 목표 구조로 안정적으로 접히도록 하거나, 주어진 구조에 맞는 서열을 최적화하는 문제는 중요한 과제로 남아 있다. 본 연구에서는 서열–구조 및 구조–서열 관계를 동시에 최적화하는 접근법을 제안한다. 이를 통해 단백질의 구조적 특성을 보다 잘 반영할 수 있었으며, 실제 안정성 평가에서도 공동 최적화 방식이 단일 모델보다 우수한 성능을 보였다. 또한 공동 모델로 생성된 서열은 구조적 안정성을 유지하는 데 중요한 상호작용 특성을 더 잘 반영하는 것으로 나타났다. 이는 단일 단백질 설계뿐만 아니라, 단백질–단백질 상호작용을 기반으로 한 표적 단백질 설계로도 확장될 수 있다.

시지각은 인간 의식의 주 요소이지만, 그 원리는 아직 완전히 밝혀지지 않았다. 지금까지는 주로 대뇌피질의 역할이 많이 연구되었지... 시지각은 인간 의식의 주 요소이지만, 그 원리는 아직 완전히 밝혀지지 않았다. 지금까지는 주로 대뇌피질의 역할이 많이 연구되었지만, 뇌 심부의 시상(thalamus)이 의식적 지각에 어떤 역할을 하는지는 상대적으로 잘 알려져 있지 않다. 본 발표에서는 저강도 집속초음파를 이용해 시상을 비침습적으로 자극하고, 초음파 자극이 건강한 사람의 시각적 인식 능력에 어떻게 영향을 미치는지를 살펴본다. 특히 시상을 네 개의 영역으로 나누어 자극한 결과, 전복측 시상을 자극했을 때 희미한 사물을 더 잘 인식하게 됨을 보인다. 이 효과는 해당 시상 영역의 세포 구성과 뇌 네트워크 연결 특성과도 관련되어 있었다. 이 연구는 인간의 의식적 경험 형성에서 시상의 역할을 상관관계(correlation)를 넘어 인과적으로(causally) 제시한다.

본 발표에서는 RNA를 선택적으로 시각화하기 위한 새로운 화학적 접근법인 “공유 결합 기반 RNA 형광 라벨링 전략(RiboLight)”을 소... 본 발표에서는 RNA를 선택적으로 시각화하기 위한 새로운 화학적 접근법인 “공유 결합 기반 RNA 형광 라벨링 전략(RiboLight)”을 소개하고자 합니다. RNA 이미징 분야에서는 비공유 결합에 의존하는 기존 형광체의 한계로 인해 DNA와의 구분이 어렵다는 문제가 지속적으로 제기되어 왔습니다. 본 연구에서는 RNA에만 존재하는 2′-OH 화학적 특징에 주목하여, 이를 표적으로 하는 공유 결합 반응을 sequence-generalized RNA 형광체에 최초로 도입하였습니다. 그 결과, RNA에 대해서만 선택적으로 형광 신호가 켜지는 높은 특이성과 선택성을 달성할 수 있었습니다. 본 발표에서는 이러한 화학적 설계 개념과 실험적 검증 과정 및 다양한 응용 사례로의 가능성을 중심으로 발표하고, RNA 동역학 연구 및 생물학적 응용 가능성에 대해 논의하고자 합니다.

양전자방출단층촬영 (PET: Positron Emission Tomography)은 생체 내의 분자정보를 3차원으로 영상화할 수 있는 기술입니다. PET은 특... 양전자방출단층촬영 (PET: Positron Emission Tomography)은 생체 내의 분자정보를 3차원으로 영상화할 수 있는 기술입니다. PET은 특정 바이오마커에 달라붙는 방사성의약품을 이용하여 질병의 진단 및 연구에 사용되어 왔습니다. 최근 질병 마우스 모델과 소동물용PET을 이용한 치매연구가 활발히 이루어지고 있지만 공간분해능이 1 mm정도로 제한되어 왔기 때문에 마우스의 뇌를 자세히 관찰하는데 어려움이 있었습니다. 본 연구에서는 이를 해결하기 위해 0.5 mm의 공간분해능을 가진 소동물용 PET장치를 세계최초로 개발하였습니다. 초고분해능 PET의 성능 및 마우스를 이용한 뇌 이미징 결과에 대해 발표하고자 합니다. 발표 내용은 아래와 같습니다. 1. 중개연구에서의 PET의 역할 2. PET의 공간분해능에 영향을 미치는 인자 3. 초고분해능 소동물용PET장치의 성능평가 4. 초고분해능 소동물용PET장치를 이용한 마우스 뇌 이미징 5. 결론 및 추후 연구 계획

미각 인식은 생물이 영양분을 섭취하고 유해 물질을 회피하도록 유도하는 필수적인 감각 기전으로, 생존과 기호 행동에 핵심적인 역할... 미각 인식은 생물이 영양분을 섭취하고 유해 물질을 회피하도록 유도하는 필수적인 감각 기전으로, 생존과 기호 행동에 핵심적인 역할을 담당한다. 최근 연구를 통해 미각 수용체와 미각 신호 전달 경로의 주요 구성 요소들이 규명되었으나, 여전히 한 가지 근본적인 제한이 남아 있다. 현재까지의 방법론은 미각 세포의 기능적 반응과 분자적 특성을 미뢰 수준에서 공간적 맥락을 유지한 채 개별 세포 단위로 동시에 관찰할 수 없다는 점이다. 이러한 한계는 미각 인식이 세포 수준에서 어떻게 인코딩 되는지에 대한 포괄적 이해를 제한한다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 우리는 생체 내 기능적 이미징과 이후 단일 세포 분해능의 분자 프로파일링을 통합한 상관 이미징 플랫폼을 개발하였다. 본 연구에서는 생리적 조건 하에서 정의된 미각 자극에 대한 개별 미각 세포의 칼슘 반응을 실시간으로 측정하였다. 근적외선 표지와 형광 리포터를 이용한 공간 지표를 통한 표적 영역 추적 기법을 통해, 대략적인 관심영역을 추적 할 수 있었다. 이후 영상 정합 기술을 사용하여, 조직학적 분석에서 동일한 세포를 정밀하게 재식별할 및 공간적 정합을 수행 할 수 있었다. 기능적 데이터와 분자적 데이터는 이미지 정합 파이프라인을 통해 등록되어, 미뢰 내에서 단일 세포 수준으로 미각 세포의 기능과 전사체적 특성이 매핑되었다. 이 통합적 상관 접근법은 말초 미각 시스템의 기능적 및 분자적 구조를 해독하는 새로운 프레임워크를 제공한다. 이는 미각 신호의 인코딩에 있어 공간적 조직, 세포 유형의 다양성, 그리고 세포 간 상호작용이 어떻게 기여하는지에 대한 새로운 연구 방향을 제시한다.

페록시좀은 세포 내 지질대사(초장쇄지방산 산화 등)와 활성산소종(ROS)의 생성·제거를 담당하며, 세포 항상성 유지에 필수적인 소기... 페록시좀은 세포 내 지질대사(초장쇄지방산 산화 등)와 활성산소종(ROS)의 생성·제거를 담당하며, 세포 항상성 유지에 필수적인 소기관입니다. 페록시좀의 형성 및 분해나 기능에 결함이 생기면 페록시좀 형성장애(Peroxisome biogenesis disorder, PBD)가 발생하지만, 손상된 페록시좀을 선택적으로 제거하여 품질을 관리하는 기전 연구는 아직 충분하지 않습니다. 본 웨비나에서는 PBD의 주요 원인 유전자로 알려진 PEX1의 결핍 조건에서 나타나는 페록시좀 선택적 자가포식(pexophagy) 신규 조절 축을 세포 모델 기반으로 소개합니다. 우리는 선택적 자가포식 관련 E3 ligase 및 페록시좀 막단백질 siRNA 라이브러리 스크리닝과 공초점 현미경 기반 정량 분석을 통해, PEX1 결핍 조건에서 pexophagy가 TBK1–MARCHF7–PXMP4–NBR1 신호축에 의해 정교하게 제어됨을 규명했습니다. 본 연구는 향후 PBD 병태에서의 페록시좀 항상성 조절 원리를 제시하고, 향후 치료 표적 및 전략 개발을 위한 기전적 기반을 제공합니다.

비만은 여러 암종에서 암의 발생과 진행을 가속화하는 주요 위험 요인으로 알려져 있습니다. 본 연구에서는 비만이 암을 촉진하는 새... 비만은 여러 암종에서 암의 발생과 진행을 가속화하는 주요 위험 요인으로 알려져 있습니다. 본 연구에서는 비만이 암을 촉진하는 새로운 대사적 메커니즘을 규명하였습니다. 산소 투과형 3차원 공동배양 시스템을 이용하여 실제 암 미세환경을 재현한 결과, 암조직이 CCL2라는 신호물질을 분비하여 인접한 지방조직에서 전사인자 PPARα를 활성화시키고 지방분해를 유도함을 확인하였습니다. 이때 방출된 지방산은 다시 암세포로 흡수되어 HIF-1α 신호를 강화하였으며, 증가한 HIF-1α는 다시 CCL2의 분비를 촉진하여 암 성장과 지방분해를 지속시키는 “자가 증폭 회로(positive feedback loop)”를 형성하였습니다. 이러한 악순환 구조는 비만 생쥐 모델과 유방암 환자 조직에서도 동일하게 관찰되었습니다. 특히 CCL2 중화항체(nAb-CCL2)를 투여하였을 때, PPARα 활성과 지방분해가 억제되고 암 조직 내 HIF-1α와 CCL2 발현이 감소하면서 암의 성장이 현저히 줄어들었습니다. 이를 통해 비만 상태에서 HIF-1α/CCL2/PPARα 축이 암세포와 지방세포 간의 대사적 상호작용을 매개함을 입증하였습니다. 본 연구는 지방조직을 단순한 에너지 저장소가 아닌 암 성장 가속화에 중요한 역할을 하는 대사 기관으로 재정의하였으며, 비만 관련 암의 분자적 원인을 제시하고 CCL2 신호 억제가 새로운 치료 표적이 될 수 있음을 보여주었습니다. 이러한 결과는 비만 연관 암의 정밀의학적 치료 전략 수립에 중요한 기초를 제공합니다.

본 세미나에서는 3D 프린팅 기반의 펙틴-키토산 하이드로젤을 활용하여, 바이오의약품의 대장 특이적 전달 및 위장관 내 방출 조절이 ... 본 세미나에서는 3D 프린팅 기반의 펙틴-키토산 하이드로젤을 활용하여, 바이오의약품의 대장 특이적 전달 및 위장관 내 방출 조절이 가능한 경구 투여 플랫폼을 소개합니다. 본 연구에서는 대장 특이적 전달체인 펙틴의 낮은 인쇄성을 극복하고자 듀얼 노즐 프린팅 시스템을 도입하였으며, 나노셀룰로오스 기반 바이오소재 잉크를 지지체로 활용하였습니다. 또한, 키토산과의 정전기적 결합과 2종의 이온 경화제를 도입하여 하이드로젤의 자유형상 3D 프린팅을 구현하였습니다. 그 결과, 기존 펙틴 하이드로젤 대비 기계적 강도는 2.4배, 소화 환경에서의 서방형 방출 제어 능력은 2배 이상 향상되었습니다. 특히, 대장 내 펙틴 분해 효소에 의한 하이드로젤 분해 및 약물 방출 기전을 확인하였을 뿐만 아니라, 3D 모델 디자인 변경을 통해 바이오의약품의 탑재 위치와 하이드로젤의 표면적을 조절함으로써 소화관 내 방출 거동을 정밀하게 제어하였습니다. 본 기술은 다양한 바이오의약품의 부위 선택적 전달을 가능케 하여, 향후 환자 맞춤형 경구 투여 플랫폼으로서 높은 활용 가치를 지닙니다.

법랑모세포종(ameloblastoma, AM)은 BRAF 억제제인 베무라페닙(vemurafenib)에 대해 내성을 보이며, 이는 주로 법랑모세포종 연관 섬... 법랑모세포종(ameloblastoma, AM)은 BRAF 억제제인 베무라페닙(vemurafenib)에 대해 내성을 보이며, 이는 주로 법랑모세포종 연관 섬유아세포(ameloblastoma-associated fibroblasts, AMFs)에 의해 매개됨. 그러나 이러한 내성 형성 과정에서 생체시계(circadian clock)의 잠재적 역할은 아직 규명되지 않음. 본 연구는 종양–기질 상호작용 과정에서 BMAL1–LHX8 신호의 역할을 규명하고, 해당 분자신호를 표적으로 하는 전략이 법랑모세포종의 베무라페닙 감수성을 증강시킬 수 있는 치료적 가능성을 탐구하는 것을 목표로 함. 환자 유래 AM 세포와 AMFs를 이용하여 기질이 풍부한(stroma-rich) AM 종양 오가노이드(tumoroid)를 in vitro에서 재구성함으로써 종양–기질 상호작용을 재현하고 베무라페닙의 약리학적 효과를 평가함. 시계열 RNA 시퀀싱, 루시퍼레이스 분석, CRISPR/Cas9 유전자 편집 기법을 활용하여 전사체 환경과 BMAL1–LHX8 조절 네트워크를 규명함. 또한 생체시계 조절제인 GSK4112와 베무라페닙 병용 요법의 효능을 기질이 풍부한 AM 종양 오가노이드 및 세포주 기반 이종이식(xenograft) 모델에서 평가함. 환자 유래 AMFs는 증가된 분비 활성 뿐 아니라 대사 및 수축 기능의 항진을 보였으며, 이는 ECM 재형성을 통해 AM에서 기질 경직성(stromal stiffness)을 증가시키는 데 기여함. 종양–기질 상호작용은 기질이 풍부한 AM 종양 오가노이드에서 재현되었으며, 정상 섬유아세포(normal fibroblasts, NFs)가 AMF 유사 상태로 동적으로 변화하는 양상으로 확인됨. 기질이 풍부한 종양 오가노이드의 전사체 분석 결과, AMFs에서 분자 생체시계와 LHX8의 심각한 교란이 관찰됨. 기능적 분석을 통해 BMAL1에 의해 유도된 LHX8 발현이 성장인자 분비 및 ECM 재형성을 포함한 종양 촉진적 AMF 활성을 증진시킴을 확인함. 특히, GSK4112를 이용한 BMAL1–LHX8 축의 약리학적 억제는 기질이 풍부한 종양 오가노이드 및 이종이식 모델 모두에서 AM의 베무라페닙 감수성을 유의미하게 증강함. 본 연구는 법랑모세포종에서 AMF 매개 약물 내성의 기저 기전으로서 BMAL1–LHX8 축의 역할을 규명하였으며, 종양–기질 상호작용에서 분자 생체시계를 조절하는 전략이 법랑모세포종의 새로운 치료적 접근법이 될 수 있음을 시사함.