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CRISPR 이후 개발되는 염기 편집 도구들
한승엽 (Baylor College of Medicine)
CRISPR-Cas9의 등장은 생명과학 연구와 의학뿐만 아니라, 유전공학에 이르기까지 많은 변화들을 가져왔다. 단순한 유전자 편집 도구로서의 기능뿐만 아니라, 다양한 활용으로 많은 연구들이 진행되고 있다. 현재 활발하게 이루어지고 있는 CRISPR-Cas9의 정확도와 활용도를 높이기 위한 노력과 CRISPR-Cas9를 대체 혹은 보완하기 위한 연구들에 대해 알아보고, 앞으로 염기편집 도구가 발전해야 할 방향에 대해서 알아보고자 한다.
2021.12.09 | 조회수 2,728 | 추천 2
법유전학 분야에서 최근 이루어진 혁신적 변화들
한형진 (가톨릭관동대학교 국제성모병원 피부과학교실)
범죄 수사 과정에서 채취한 생물학적 증거물에 대한 DNA 프로파일링 분석은 해당 프로파일이 대규모 DNA 데이터베이스에서 발견되거나 용의자로부터 생성된 프로파일과 일치(match)할 경우 매우 강력한 증거로 작용한다. 단, 일치하는 DNA 프로파일이 발견되지 않거나, 검체의 DNA 함량이 너무 낮거나, 분석하기에 너무 품질이 저하된 DNA일 경우, 기존에 널리 사용되던 짧은 연쇄 반복(short tandem repeat, STR)에 기반한 프로파일링 기법은 그 가치가 크게 제한될 수밖에 없다. 최근 들어, 법의유전학(forensic genomics) 분야는 난해한 법의학적인 검체 분석을 용이하게 하고, 유전물질을 포함하는 생물학적 검체의 공여자에 대한 세부적인 정보를 생성해 낼 수 있는 다양한 혁신적인 방법들을 도입하기 시작하였다. 본 동향리포트에서 저자는 STR 및 기타 바이오마커 기반의 DNA 프로파일링 분석에 대규모 병렬 시퀀싱(MPS)의 적용, 혼합 DNA 검체 분석의 새로운 방법론, 특히 확률론적 유전형 타이핑(probabilistic genotyping) 기법의 적용, 용의자 파악을 위한 RNA 프로파일링의 응용, 범죄 현장에서 분리된 체액(body fluid)의 동정, 법의학적으로 의미 있는 외형 표현형을 예측하기 위한 SNP 바이오마커 분석, 검체에서 분리된 조직의 유형(tissue type)을 파악하고 용의자의 나이를 추정하기 위한 후생유전학적 테크닉, 즉 DNA 메틸화 분석 등, 그리고 법의학적인 유전 계보의 분석(pedigree analysis) 등을 포함하여 최근에 이루어진 기술 진보에 대하여 설명한다. 현재 시점에서 법의유전학 분야의 핵심 과제는 법의학의 관행을 최대한 반영하여 이러한 혁신적인 기법들이 수사 진행에 최대한 도움이 되는 방향으로 적용할 수 있게 하는 구체적인 방안을 고민하는 것이다.
2021.11.23 | 조회수 1,163 | 추천 1
고혈압의 면역조절 연구동향
강완석 (㈜비엔텍)
고혈압은 심혈관계 질환으로 인한 사망의 주요한 원인으로 손꼽힌다. 현재까지 다양한 치료법이 개발되었으나, 반절 이상이 유효한 효과를 얻지 못하곤 한다. 혈관, 신장, 중추신경계 각각의 이상 증상을 원인으로 하는 병인론이 많이 알려져 있으나, 수많은 케이스와 연구에도 불구하고 명확하게 원인이 정의되어 있지 않은 상황이다. 이는 각 환자마다 다른 메커니즘으로 발생할 수 있다는 의미이기도 하다. 다행히도, 누적된 연구결과를 통해 여러 병인론을 관통하는 일관된 메커니즘이 존재한다는 사실이 알려지게 되었다. 고혈압의 발생 시 혈관 내벽, 신장, 중추신경계에 면역세포의 유입이 일어나고, 이는 산화적 스트레스를 통해 각기 혈관의 저항성, 신장의 레닌-안지오텐신 시스템, 중추신경계의 교감신경 활성 조절을 일으켰다. 이러한 면역세포를 결핍시킨 쥐에서는 고혈압 자극이 일어나도 내피 기능 및 조직 손상이 보존되고, 산화적 스트레스가 감소하였으며, 혈압이 증가하지 않았다. 이러한 연구결과들은 면역세포가 고혈압 발생에 있어서 중요한 역할을 한다는 근거가 된다. 따라서, 이러한 면역세포의 기능과 조직과의 상호작용을 이해하는 것은 새로운 고혈압 치료 방법의 연구 및 개발에 중요한 근거자료가 될 것이다.
2021.11.04 | 조회수 1,141 | 추천 2
연구윤리 측면에서 연구재현성에 대한 논란과 대응
김재호 (교수신문)
현대과학은 표준화와 디지털화라는 두 개의 축으로 발전해왔다. 연구설계부터 과학저널의 논문출판은 대부분의 실험들이 따라야 할 연구단계이다. 특히 디지털화는 데이터 생성과 분석으로 연구결과를 수치화하는 데 기여하고 있다. 하지만 그 과정에서 데이터를 일부러 누락하거나 조작하는 등 의심스러운 연구관행과 연구부정은 끊이지 않고 있다. 연구재현성은 연구반복성을 포괄하며 양질의 연구를 위한 투명한 조건이다. 연구재현성은 실험·관찰연구에 의한 결과는 다른 연구자가 같은 방법으로 연구과정을 시도했을 때 측정 값과 측정 결과가 거의 같아야 함을 의미한다. 연구재현성은 연구진실성을 추구한다. 연구재현성을 좀 더 세부화하면 분석적, 직접적, 체계적, 개념적 연구재현성으로 나눌 수 있다. 연구재현성의 핵심 요소들로는 연구 목표, 연구설계의 특징, 연구 대상, 측정 수단, 측정 조건 등이 있다. 과학연구자들을 대상으로 한 연구재현성에 대한 설문조사에서 대다수는 위기가 있다고 답했다. 이 때문에 연구재현성을 위한 절차 마련에 노력하고 있으나 여전히 3분의 1 가량은 관련 방침을 갖추지 못하고 있다. 연구재현성 위기를 초래하는 원인은 논문출판 압박이 주 원인이다. 승진과 실적을 위해 논문출판에 유리하도록 데이터를 누락하거나 선별하는 경우가 있다. 또한 부족한 통계법과 분석 기술 및 연구자원, 불충분한 동료 검토와 교육 등도 원인이다. 네덜란드 과학 연구자에 대한 대대적인 실태조사 결과, 의심스러운 연구관행에 자주 참여했다는 답이 51%였다. 한편, 연구재현성이 부족한 논문은 언론이나 다른 연구자들로부터 더욱 주목을 받는 것으로 나타났다. 즉, 연구재현이 가능한 논문보다 불가능한 논문이 훨씬 더 자주 인용됐다. 연구재현성을 확보할 수 있는 대안으로 연구설계안을 사전 검토하거나 동료 연구에 대한 비판적 검토가 가능한 연구문화를 마련하자는 의견이 제시된다. 특히 통계법과 연구윤리 교육으로 논문출판 후 뿐만 아니라 사전에 연구재현성 확보를 위한 노력이 필요하다.
2021.11.02 | 조회수 1,769 | 추천 3
미생물을 활용한 플라스틱 생물학적 분해 동향
임현규 (University of California San Diego)
인류가 플라스틱을 사용하기 시작한 이래로 사용량이 폭발적으로 증가하여, 한 해 전 세계에서 생산되는 플라스틱의 양은 3억 7천만 톤에 이르고 있다. 하지만 이 중 약 9% 만이 재활용 될 뿐, 나머지 방대한 양의 폐기물은 대부분 그대로 버려져 우리 주변 어디선가 수십-수백 년 동안 안정한 상태로 존재할 것으로 예상된다. 본 연구 동향 보고서에서는 우리가 사용하는 석유계 플라스틱에 대한 개괄적인 설명과 플라스틱의 비생물학적 및 생물학적 분해 방법을 소개하고자 한다. 특히 플라스틱의 근본적인 분해 방법이라 여겨지는 생물학적 분해 방법에 대하여 플라스틱 종류별로 최신 연구 동향을 정리하여 소개한다. 끝으로 현 연구 동향에 기초하여 앞으로의 연구 방향에 대한 제언을 하고자 한다.
2021.10.21 | 조회수 3,123 | 추천 0
동물모델을 활용한 감염병 전임상 연구동향
김연주 (St. George's hospital University of Lond...)
동물 모델은 감염성 유기체와 숙주 면역의 전달 및 발병 기전을 이해하는 데 중요하다. 대표적으로 백신 및 치료제 개발 시, 감염에 대한 생물체의 체내반응과 부작용 여부에 관한 테스트를 위해 동물 모델을 활용한 전임상 연구는 필수적이라고 할 수 있다. 하지만 동물 모델을 사용한 연구 및 실험을 수행하기에 앞서서 연구자 및 실험의 주체들은 윤리적 고려 사항의 숙지, 실험의 목적과 프로토콜의 충분한 검토를 거쳐 무엇보다도 동물을 이용한 연구의 수행을 정당화할 의무가 있다. 일단 정당한 이유로 동물실험의 필요성이 있다고 판단되었다면 본격적인 실험을 수행하기에 앞서 ‘어떤 동물 모델이 가장 적합한가?’ 및 ‘어떻게 실험을 설계해야 과학적으로 유용한 데이터를 확보하는 동시에 동물 복지 측면에서 윤리적 문제가 발생하지 않을까?’라는 질문에 적절한 답을 찾는 것이 선행되어야 한다. 이 동향보고서에서는 동물 모델의 전반적인 활용 분야를 알아보고 자주 사용되는 동물의 종류 그리고 전 세계적인 동물 모델 이용 실험의 규제 현황과 기타 고려해야 할 사항에 대해 논의 하고자 한다.
2021.10.05 | 조회수 1,827 | 추천 4
숙주-미생물 상호작용
이영애 (서울대학교)
숙주와 미생물(바이러스, 박테리아, 곰팡이, 기생충)의 상호작용에 대한 이해로 거의 한 세기가 넘는 동안 미생물이 감염되었을 때 질병을 유발하는 요인으로 작용한다는 것에 초점을 둔 연구들이 대부분이었다. 하지만, 최근 10여 년 동안에는 다양한 연구 기법들로 미생물과 숙주의 상호작용이 항상 질병을 초래하는 것이 아니라 건강에 유익한 방향으로 작용할 수도 있다는 것이 밝혀지면서 숙주와 미생물의 관계의 폭이 기존의 생각보다 매우 다양하고 복잡한 시스템인 것으로 확인되었다. 미생물이 숙주 세포 및 조직과 어떻게 상호작용하는지에 대한 깊은 통찰과 특히 병원체가 감염된 후 질병을 일으키는 메커니즘에 대한 이해는 미생물이 야기하는 질병을 예방하고 치료법을 개발하는 데 필수적이다. 따라서, 본문에서는 숙주와 미생물 간의 현재까지 알려져 있는 다중적인 상호작용에 대해 자세히 서술하고 또 향후 필요한 연구들은 무엇인지에 대해 서술하고자 한다.
2021.09.28 | 조회수 1,857 | 추천 1
코로나 19 투-트랙 팬데믹 : 변이바이러스에 맞서며 어울리며
박미정 (서울대학교 의과대학)
SARS-CoV-2 바이러스로 인한 코로나 19는 전염성이 크고 전파 속도가 빠른 방향으로 진화하고 있다. 전 세계는 이에 비약물적 중재로 차단하고, 백신으로 맞서지만, 수그러들지 않고 계속 확산되고 있다. 확실히 백신은 코로나 19에 맞서는 중요한 도구이지만, 단독으로 팬데믹을 멈추지 않을 것이다. 백신 접종은 자연 감염보다 더 안전하게 면역을 얻는 방법이고 중증과 사망을 피하는 길이다. 그런데, 예방 접종을 받았더라도 미접종자 집단과 시간을 보내야 한다면, 여전히 감염될 확률은 높다. 마스크를 착용하지 않아서 다량의 바이러스를 코나 입으로 흡입하게 된다면, 면역 방어도 소용이 없다. SARS-CoV-2 바이러스의 단백질 변이가 보고되었으며, 이러한 변이를 가진 일부 변이체는 중화 항체에 더 감염성이 있거나 면역성이 있을 수 있다. 델타 변이바이러스로 인해 ‘완전한 예방 접종 후에 감염이 되는 사례(Vaccine Breakthrough Case)’도 발생하고 있다. 델타 변이바이러스의 전파 속도와 낮은 백신 접종률은 모든 국가에서 계속하여 감염자를 발생시키는 결과를 가져오고 있다. 델타 변이바이러스는 지금까지 해왔던 비약물적 대응 방식으로는 과거와 같은 효과를 거두지 못하게 한다. 백신 접종률이 높은 나라 중 일부는 비약물적 중재를 중단하기 시작했다. 하지만, 상대적으로 백신 접종률이 높은 나라 중 일부가 공중 보건 조치를 종료하는 하면서 코로나 19가 재유행되는 현상이 나타나고, 백신 접종률이 낮은 곳을 중심으로 변이바이러스가 확산하는 이른바 ‘투-트랙 팬데믹(two-track pandemic)’ 상황에 처해있다. 나라마다 제각기 다른 전략으로 투-트랙 팬데믹과 맞서면서 삶의 질을 회복하기 위해 애쓰고 있다. 백신 접종과 비약물적 중재로 균형을 잡는 나라가 있고, 충분한 백신 접종률에 도달했다고 판단한 나라는 팬데믹이 아닌 풍토병에 대응하는 전략으로 전환하기도 하였다. 백신으로 얻은 면역력은 시간이 지남에 따라 저하되므로 비약물적 개입을 더욱 필요로 하고, 반대로 비약물적 개입에 대한 피로도가 높아지면 백신 접종률이 가속되기도 하였다. 우리나라에서 4차 유행이 시작된 후, 비슷한 시기의 다른 나라의 발생과 대응 전략을 고찰하여 위드-코로나(With COVID-19)를 위하여 고려할 만한 시사점을 모색하였다.
2021.09.09 | 조회수 3,199 | 추천 21
아쿠아포닉스와 수경재배의 연구동향
이규하 (전북대학교 생명과학과)
아쿠아포닉스(Aquaponics)는 어류양식과 수경재배를 결합한 새로운 시스템 방식을 의미하며, 수상생물에서 발생하는 바이오메스가 미생물에 의해 분해되어 이를 식물이 성장에너지로 사용하는 친환경적인 최신농업기술이다. 이러한 시스템은 기존에 토경재배 방식에서 과량 소비되는 물 사용량을 급격히 낮출 수 있으며, 동시에 살충제 사용을 줄여 줌으로써 생태계 보호와 식량난을 해결할 수 있는 좋은 대안으로 여겨지고 있다. 현재 아쿠아포닉스의 주요 과제는 상업적 규모에서 최적화된 어류 및 작물 수확이 최적화 실현이 가능하고 신뢰할 수 있도록 하는 것이다. 일반적으로 전통적인 농업 의미에서 적용되는 정밀 농업의 개념이 이제 도입되고 있으며, 자동화된 프로세스의 모니터링 및 제어를 위해 감지, 스마트 및 IoT 시스템을 채택할 필요가 늘어나고 있다. 하지만 여전히 아쿠아포닉스에 관한 기초학문의 연구는 매우 복잡하게 여러 학문들이 융합되어 있으며, 본 동향리포트에서는 아쿠아포닉스의 기초개념을 숙지하고 아쿠아포닉스에서 개발되어야 할 핵심기술들을 살펴보고자 한다.
2021.08.31 | 조회수 1,541 | 추천 1
DTC 유전자를 활용한 개인 맞춤 서비스의 최신 동향
김인영 (서울대학교 생명공학공동연구원)
DTC (Direct-To-Consumer, 소비자 대상 직접) 유전자 검사란, 특정 항목의 유전자에 대해 의료기관을 방문하지 않고 소비자가 직접 유전자 검사 전문 기관을 통해 받을 수 있는 유전자 검사이다. 글로벌 유전자 검사 시장이 연 10% 이상 고속 성장할 것이란 전망에 따라 DTC 유전자 검사 시장 또한 성장이 기대되고 있다. 세계적으로 DTC 유전자 검사의 규제가 풀리며 시장의 성장이 예상되나, 한국의 DTC 유전자 검사 시장의 경우 다중의 규제와 법제 미비로 시장이 제대로 형성되지 못하고 있는 상황이다. 2020년 70개 항목으로 DTC 유전자 검사 허용 항목이 증가하였지만, 건강관리(well-ness) 위주의 항목으로만 구성되어 있어 실질적인 질병 관리에는 도움이 되지 못하는 상황이다. 세계적으로 DTC를 이용한 개인 맞춤 서비스는 여러 분야에서 활용되고 있다. DTC 유전자 검사를 기반으로 한 맞춤형 식단 및 영양제 추천 서비스, 의료 진단 및 약물 반응 검사뿐만 아니라 운동, 피부 미용, 다이어트 시장에서도 DTC 유전자 검사를 바탕으로 소비자 개인에게 맞는 제품 및 서비스를 제공하고 있다. 본 동향리포트에서는 외국과 한국의 DTC 검사 서비스의 현황에 대해 분석하고, DTC 검사 서비스를 활용하여 개인 맞춤 서비스를 제공하는 다양한 분야의 시장 구조를 파악하여 DTC 유전자 검사 서비스를 활용한 개인 맞춤 서비스의 발전 방향에 대해 논의하고자 한다.
2021.08.10 | 조회수 3,682 | 추천 0
 
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