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

노화 난자 모사: 여성 생식 노화의 분자적 기전을 규명하는 새로운 접근 [Nature Aging]

본 연구는 여성의 나이가 증가함에 따라 급격히 증가하는 난자의 염색체 이상(aneuploidy)의 원인을 규명하기 위해 수행되었다. 여성의 생식 노화는 난자의 염색체 분리 오류율이 급격히 증가하는 시기와 맞물려 있으며, 이는 불임, 임신 손실, 유전 질환의 주요 원인으로 알려져 있다. 그러나 이러한 오류가 왜 갑작스럽게 증가하는지에 대해서는 아직 명확히 밝혀지지 않았다. 본 연구는 이러한 한계를 극복하기 위해 고령 난자를 기다리지 않고 노화와 유사한 염색체 오류를 인공적으로 유도할 수 있는 synthetic oocyte aging 시스템을 확립하였다. CRISPR 기반 유전자 편집 기술을 이용해 코헤신 복합체의 핵심 단백질인 REC8을 형광 표지하고, 표적 단백질 분해 시스템(dTAG, TRIM-Away)을 적용하여 단시간 내에 정밀하게 제거함으로써 노화된 난자에서 관찰되는 염색체 응집 약화와 분리 오류를 실시간으로 재현하였다. 고해상도 3차원 라이브 이미징 분석을 통해 연구팀은 염색체 분리 과정에서 REC8 감소, actin 구조 약화, Centromere protein (CENP-A) 손실이 복합적으로 작용해 염색체 분리 오류를 일으킨다는 사실을 확인하였다. 이는 난자 노화가 단일 원인에 의해 일어나는 것이 아니라, Cohesin, cytoskeleton, centromere 등 여러 세포 시스템의 동시적 기능 저하가 임계점을 넘어설 때 오류가 급격히 증가한다는 것을 보여준다. 이 연구는 기존의 시간적 제약을 극복하여 난자 노화의 세포·분자 기전을 정밀하게 분석할 수 있는 혁신적 플랫폼을 제시하였다. 향후 이 시스템은 고령 여성의 난자 염색체 이상을 예방하거나 생식 수명을 연장하기 위한 약물 탐색 및 스크리닝(HTS) 기술로 확장될 수 있다. 따라서 본 연구는 여성 생식 노화와 난임의 근본적 원인을 규명하고, 더 나아가 건강한 생식과 삶의 질 향상에 기여할 수 있는 중요한 과학적 기반을 마련했다는 점에서 의의가 있다.
- 일시
  
  2025년 12월 16일 (화) 오전 10시
- 연사
  
  임지연(Yale University)
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다중 스케일 비지도 학습을 통한 싱글셀 분석 [GigaScience]

Unsupervised multi-scale clustering analysis of single-cell transcriptome 다중 스케일 비지도 학습을 통한 싱글셀 분석 세포 군집화는 단일 세포 RNA 시퀀싱(scRNA-seq) 데이터에서 세포 구조를 밝혀내는 데 필수적인 단계입니다. 하지만 기존의 세포 군집화 접근 방식은 복잡한 세포 환경의 구조를 더 미세한 해상도로 분석하기에는 잘 설계되어 있지 않습니다. 이에, 우리는 비지도 방식으로 다중 스케일 해상도에서 새로운 세포 유형 및 아형을 식별하기 위해 희소한 세포-세포 상관관계 네트워크를 구축하는 다중 스케일 군집화(MSC) 접근 방식을 개발하였습니다. 시뮬레이션, 실버 및 골드 스탠다드 데이터는 물론 실제 질병 관련 scRNA-seq 데이터를 기반으로 했을 때, MSC는 기존 벤치마크 방법들과 비교하여 훨씬 향상된 성능을 보였으며, 새로운 질병 관련 세포 아형 및 기전의 발견을 촉진하는 생물학적으로 의미 있는 세포 계층 구조를 식별해냈습니다. 이 결과들을 바탕으로 MSC가 여럿 질병에 실체하는 다양한 세포 구조를 효과적으로 파악하는 것을 입증하였습니다.
- 일시
  
  2025년 12월 15일 (월) 오전 10시
- 연사
  
  송원민(Icahn School of Medicine at Mount Sinai)
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신경세포 시냅스전 자가포식 조절의 핵심 분자기전 규명 [Autophagy]

시냅스 전 자가포식(presynaptic autophagy)은 신경세포의 시냅스 전 말단에서 손상된 소포나 단백질을 분해하여 기능과 가소성을 유지하는 특수한 세포 기전입니다. 이 과정에서 ATG9A (autophagy related 9A) 단백질이 핵심적으로 작용하며, AP-4 복합체에 의해 골지체(trans-Golgi network)에서 시냅스 전 뉴런 말단으로 운반되는 것으로 알려져 있습니다. 그러나 ATG9A가 시냅스전 뉴런 말단으로 전달되기 위한 분자적 분류(sorting) 메커니즘은 명확히 밝혀지지 않았습니다. 본 연구에서는 시냅스 소포 수송에 주요한 조절자인 SCAMP5 (secretory carrier membrane protein 5) 단백질이 이 과정에서 중요한 역할을 수행함을 새롭게 규명했습니다. SCAMP5가 PI4KB(PI4KIIIβ) 단백질을 골지체로 모집하여 PtdIns4P 생성을 조절하고, 이를 통해 AP-4의 골지체 이동 및 ATG9A의 시냅스 전 뉴런 말단 수송(trafficking)을 촉진함을 확인하였습니다. 이러한 결과는 SCAMP5–PI4KB–PtdIns4P–AP-4–ATG9A로 이어지는 새로운 경로가 시냅스 전 자가포식의 조절에 관여함을 보여주며, 시냅스 전 뉴런 단백질 항상성 유지의 핵심 분자기전을 제시합니다.
- 일시
  
  2025년 12월 12일 (금) 오후 02시
- 연사
  
  이정민(서울대학교 의과대학)
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T 세포 수용체 신호에 의한 인터루킨-15로 유도된 방관자 T세포 활성화 조절기전 규명 [Immunity]

기억 CD8⁺ T세포는 바이러스 감염 시 인터루킨-15(IL-15)에 반응해 항원 비의존적으로 방관자 활성화되며, 자연살해세포(NK) 유사 세포독성으로 조직 손상에 기여한다. 그러나 이를 제어하는 분자적 기전은 규명되지 않았다. 본 연구는 T세포 수용체(TCR) 신호가 Ca²⁺-칼시뉴린 경로를 통해 NFATc1이 IL-15 유도 AP-1에 결합해 방관자 활성화의 대표 표지인 NKG2D와 NK 유사 세포독성 기능 및 관련 유전자 발현을 제한함을 밝혔다. 또한 칼시뉴린 억제제는 항원 유도 활성은 억제하면서 IL-15 매개 방관자 활성화는 역설적으로 활성화함을 보였다. 아울러 IL-15 특이 전사체 기반 유전자군을 정의하고, 급성 A형간염 방관자 CD8⁺ T세포에서 그 증가를 확인해 타 질환의 방관자 활성화 식별 지표로의 활용 가능성을 제시했다. 본 연구는 IL-15 매개 비특이적 활성화의 제어 원리를 규명함으로써 T세포 기반 면역병리의 기전 이해와 임상적 개입 전략에 의의를 제공한다.
- 일시
  
  2025년 12월 12일 (금) 오전 10시
- 연사
  
  이호영(University of Minnesota)
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미토콘드리아 글루타민 수송체 다른자리 억제제를 통한 암세포의 선택적 글루타민 대사 의존성 공략 [Nat. Commun.]

본 연구는 미토콘드리아 글루타민 수송체 SLC1A5_var의 억제제를 통해서 글루타민을 미토콘드리아로 운반하여 에너지 생성과 산화환원 균형을 억제하여 암세포의 대사 재프로그래밍을 선택적으로 억제함을 규명하였다. SLC1A5_var를 선택적으로 저해할 전략이 부재한 가운데, 구조 기반 스크리닝을 통해 개발된 알로스테릭 저해제 iMQT_020이 새로운 치료 가능성을 제시한다. iMQT_020은 프로토머 간 상호작용을 억제하여 SLC1A5_var 삼량체 형성을 방해하고, 글루타민 아나플레로시스와 산화적 인산화를 붕괴시켜 암세포 대사 위기와 증식 억제를 유도한다. 또한 세포질 글루타민과 포도당을 헥소사민·아스파라긴 경로로 전환시키며, PD-L1 발현을 후성유전학적으로 증가시켜 항–PD-L1 면역치료와의 병용 효과를 높일 가능성을 보여준다. 본 연구는 SLC1A5_var를 표적으로 한 대사 기반 암 치료의 새로운 방향을 제시한다.
- 일시
  
  2025년 12월 11일 (목) 오후 02시
- 연사
  
  성열승(연세대학교)
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재조합 Dabie bandavirus 이중 백신 플랫폼을 통한 세포내 병원체 및 암에 대한 보호면역 유도 [Mol. Ther.]

Severe fever with thrombocytopenia syndrome virus(SFTSV)는 동아시아에서 발생률과 치명률이 높은 신종 진드기 매개 바이러스로, 현재까지 승인된 백신이나 치료제가 없습니다. 본 연구에서는 SFTSV의 주요 병원성 인자인 NSs 유전자를 제거한 재조합 바이러스를 기반으로 약독화 생백신 플랫폼을 개발하였습니다. 이 ΔNSs 바이러스는 면역세포(APC)를 효과적으로 활성화하며, 마우스와 비인간영장류 모델에서 강력한 항체 및 T세포 면역을 유도하여 여러 유전형의 치명적 감염으로부터 완전한 보호(최대 12개월)를 보였습니다. 또한 OVA나 TSA56과 같은 이종 항원을 탑재한 벡터는 암 및 세포내 세균 감염 모델에서도 보호효과를 나타냈습니다. 본 플랫폼은 바이러스·세균·암을 포괄하는 차세대 이중 백신 벡터로서 높은 잠재력을 제시합니다.
- 일시
  
  2025년 12월 09일 (화) 오후 02시
- 연사
  
  노효진(서울대학교 의과대학)
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간질 치료제 카바마제핀(carbamazepine)의 시상망상핵(thalamic reticular nucleus, RT)에서의 작용: 결신발작(absence seizure) 악화를 유발할 수 있는 잠재적 기전 [Proc. Natl. Acad. Sci. USA]

이 연구는 널리 처방되는 항경련제 **카바마제핀(CBZ)**이 오히려 결신발작(absence seizure)을 악화시키는 임상적 역설을 다루고 있습니다. 이러한 현상의 세포 수준 기전을 이해하는 것은 간질 치료 개선에 있어 매우 중요합니다. 본 연구에서는 시상피질(thalamocortical) 절편에서의 전기생리학적 기록과 결신발작 동물모델인 SCN8a^med± 생쥐를 활용하여, CBZ가 시상망상핵(RT) 뉴런의 tonic firing과 그 시상피질 회로로의 출력을 선택적으로 억제함을 보였습니다. 특히 이 억제 효과는 SCN8a^med± 생쥐에서 더 두드러지게 나타났습니다. 이러한 발견은 CBZ가 결신발작을 역설적으로 악화시키는 기전적 설명을 제시하며, 다른 항경련제들의 약리학적 효과를 이해하고 보다 효과적인 간질 치료 전략 개발을 이끄는 데 중요한 틀을 제공합니다.
- 일시
  
  2025년 12월 09일 (화) 오전 10시
- 연사
  
  장성수(Stanford University)
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플라즈모닉 구조화 조명현미경 기반 나노포토닉 바이오센서를 이용한 장–뇌 축 내 엑소솜 동역학의 초고해상도 영상법 [ACS Nano]

본 연구는 장–뇌 축 내에서의 엑소솜 동역학을 초고해상도로 탐구하기 위해 국소 플라즈모닉 구조화 조명현미경(NanoSIM)을 기반으로 한 나노포토닉 바이오센서를 제안합니다. 미세유체칩 및 코컬처 환경과 정밀하게 조정 가능한 플라즈모닉 안테나를 통합함으로써, 본 시스템은 위장관 세포와 신경세포 간의 양방향 통신을 초고해상도로 관찰할 수 있습니다. NanoSIM 기술은 금속–유전체 계면에서의 표면 플라즈몬 간섭 패턴을 이용하여 회절 한계를 초월하며, 수십 나노미터 수준의 미세 조명 간격을 구현합니다. 이러한 향상된 해상도 덕분에 장–뇌 축 플랫폼 내에서 엑소솜이 분비되고, 칩 내부를 이동하며, 수용 세포에 흡수되는 과정을 개별 엑소솜 단위로 시각화할 수 있습니다. 제어된 플라즈모닉 여기 방식은 광범위한 시야를 보장하며, 정밀한 미세유체 조작은 장거리 엑소솜 수송을 가능하게 합니다. 이러한 미세유체칩-나노포토닉 융합 접근법은 장–뇌 신호전달에 내재된 나노스케일 메커니즘과 그 신경학적 및 대사성 질환과의 연관성을 규명할 수 있는 새로운 연구 경로를 제시합니다.
- 일시
  
  2025년 12월 08일 (월) 오전 10시
- 연사
  
  이홍기(University of California, San Diego)
학술웨비나

DNA 프로그래밍을 통한 단백질 콜로이드 결정의 역설계 [J. Am. Chem. Soc.]

이 연구는 DNA를 이용해 단백질 간의 상호작용을 정밀하게 제어하여, 다양한 결정 구조를 ‘역설계(inverse design)’ 방식으로 구현한 최초의 사례를 제시한다. 기존의 단백질 결정화는 주로 자연적 자기조립에 의존했으나, 본 연구에서는 단백질 표면에 부착된 DNA 서열의 길이, 염기서열, 결합 위치를 조절함으로써 **BCC, FCC 등 서로 다른 콜로이드 격자(lattice)**를 의도적으로 형성할 수 있음을 입증하였다. 또한 실험 데이터와 시뮬레이션을 결합해 **결정 구조의 안정성과 형성 원리를 예측할 수 있는 설계 지도(design map)**를 구축하였다. 이러한 접근법은 단백질 기반 소재의 구조적 다양성과 기능성을 동시에 제어할 수 있는 새로운 패러다임을 제시하며, 향후 기능성 생체재료 및 나노조립체 설계로의 확장을 기대하게 한다.
- 일시
  
  2025년 11월 26일 (수) 오전 10시
- 연사
  
  김영준(Northwestern University)
학술웨비나

바이오의약품의 안전성 입증을 위한 One-day 신속 무균 시험법 [Nat. Biomed. Eng.]

줄기세포 치료제, CAR-T 치료제, mRNA 백신을 포함한 바이오의약품은 생명공학의 발전과 함께 빠르게 진보하고 있지만, 품질 관리를 위한 안전성 평가 지침은 여전히 1930년대에 제정된 무균시험법에 머물러 있어 이러한 혁신을 뒷받침하지 못하고 있다. 바이오의약품은 생체 물질을 기반으로 제조되기 때문에 전통적인 화학의약품과 달리 멸균 처리가 어렵고 오염에 취약하며, 유통기한이 3–5일로 매우 짧은 경우가 많다. 또한 위급한 환자에게는 즉각적인 투여가 필요하지만, 현재 사용되는 배양 기반 무균시험법은 오염 여부 판정에 14일이 소요된다. 이로 인해 임상 현장에서는 안전성이 완전히 검증되기 이전에 의약품이 투여되는 현실적 한계가 존재한다. 본 발표에서는 이러한 문제를 해결하기 위해, 바이오의약품 내 미생물 오염 여부를 하루 이내에 판정할 수 있는 신속 무균시험법(Nanoparticle-based Enrichment and rapid Sterility Test, NEST)을 소개한다.
- 일시
  
  2025년 11월 25일 (화) 오후 02시
- 연사
  
  강준원(한국과학기술연구원 (KIST))