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고령화 시대의 진전과 생명과학 및 의학기술의 변화
김재호 (교수신문)
전 세계 인구(수)는 최고조와 고령화가 함께 진행되고 있다. 현재 인구수는 80억 명인데, 2058년이면 100억 명을 돌파할 것으로 예상된다. 고령화가 빨라짐에 따라 2022년 중간 연령은 30.5세, 2050년 기대수명은 77.2세가 될 전망이다. 한국은 OECD 가입 국가들 중 노동 인구 대비 고령 인구의 비율이 가장 높은 것으로 나타났다. 한국은 2060년이 되면, 노동 인구 100명 당 고령 인구수가 90명이 될 것이다. 노화는 시간이 경과하면서 기능이 떨어지는 것을 뜻한다. 그런데 노화가 질병인지에 대한 논쟁이 지속되고 있다. 노화가 질병이 되면 의사의 부적절한 치료가 이어져 노년 차별이 발생할 수 있다. 반면, 고령화를 퇴치하는 가장 좋은 방법은 노화를 질병으로 간주하고 대처하는 것이라는 주장도 있다. 노화는 질병 자체가 아니라 질병의 원인이라는 지적도 존재한다. 고령 인구에서 치매 환자가 늘어나고 있다. 치매로 인해 총체적인 인지 기능이 상실된다. 치매의 상당 부분을 차지하는 건 알츠하이머병이다. 현재 인류는 왜 알츠하이머병이 나타나는지 그 원인을 모른다. 노인증후군은 치매부터 수면장애까지 다양한 증상이 복합적으로 나타난다. 노인증후군은 급성질환·만성질환에 수반되는 징후, 일상생활의 저하로 인해 돌봄이 필요한 증후군 등이 있다. 20세기 생명과학과 의료기술은 감염병에 대처하기 위해 질병의 원인을 ‘발견’하는 데 주력했다. 1928년 항균제 페니실린의 발견은 가장 중요한 장면이었다. 지속적인 발견은 전염병 패러다임을 극단적 환원주의로 이끌었다. 21세기 생명과학과 의학기술은 인간 세포 아틀라스 프로젝트, 인간 커넥톰 프로젝트, 유전자 표적화 등이 주를 이루고 있다. 그 특성은 첫째, 생물정보학의 미래를 가늠하는 데이터의 폭발과 오픈소스의 지향이다. 둘째, 대규모 재원을 가진 장기 프로젝트의 출현으로 시스템을 통한 협업이 가능해진 점이다. 셋째, 생활습관에 기반 한 건강지표로 개인 맞춤형 정밀의료가 도래했다. 넷째, DNA의 코드 해석·편집으로 합성생물학과 바이오경제가 일상화될 전망이다.
2023.02.03 | 조회수 287 | 추천 1
피부 마이크로바이옴 연구 동향
이영애 (서울대학교)
피부는 가장 바깥 장벽으로써 외부 환경으로부터 우리 신체를 일차적으로 방어하는 역할을 한다. 피부 미생물은 각질층에 군집화 하고 있는데, 대부분이 박테리아로 구성되어 있으며, 곰팡이나 바이러스는 낮은 비율로 확인되어진다. 피부 미생물은 직접적으로 또는 피부 세포와의 상호 작용을 통해 피부 세포들의 분화 및 재생에 기여함으로써 장벽 기능을 유지하는데 도움을 줄 수 있고, 피부 세포 및 면역 세포들을 자극하고 교육시킴으로써 병원성 미생물들에 대한 면역 반응을 증가시키는데 도움을 줄 수 있다. 따라서, 피부 미생물의 불균형은 피부 장벽 기능 붕괴 및 피부의 면역 반응 저하를 초래할 수 있고, 피부 질환들, 아토피 피부염, 지루성 피부염, 여드름, 원형 탈모증, 건선, 여드름 및 피부암과 같은 다양한 피부 질환의 원인으로 작용할 수 있다. 시퀀싱(sequencing) 분석 기술의 발달로 정상 피부와 다양한 피부 질환들에서 미생물 군집 양상과 그 기능을 비교할 수 있는 연구들이 가능하게 되었다. 여러 피부 질환들에서 어떠한 공생 관계의 미생물들의 군집 수나 기능이 감소되어 있는지에 대한 새로운 지식은 그 미생물들을 이식하거나 그 수를 증가시켜 줄 수 있는 방법을 찾음으로써, 원인 병원균 억제 및 염증 반응 억제의 역할을 통해 여러 가지 피부 질환을 치료하는데 도움을 줄 수 있을 것이다. 안전성이 확인된 미생물을 이용한 치료법의 개발은 항생제 치료법을 장기간 사용 했을 때 발생할 수 있는 현상들인 미생물 내성을 증가시키거나 다른 공생 관계의 미생물 성장을 억제함으로써 발생할 수 있는 부작용 등을 대체할 수 있을 것이다.
2023.01.27 | 조회수 695 | 추천 0
PROTAC, 표적 단백질 분해(TPD) 및 그 파생기술
권기문 (inno.N)
2001년 개발된 PROTAC 기술이 최근 몇 년간 급속도로 발전 중이다. PROTAC을 시작으로 표적 단백질 분해(targeted protein degradation, TPD) 기술 또한 하루가 다르게 발전하여 새로운 파생기술들도 지속적으로 발표되고 있다. 그에 따라 그동안 약물로 접근할 수 없어서 “undruggable” 타깃으로 간주되었던 많은 단백질들이 새로운 치료제의 표적이 되고 있다. 2019년 인간에 대한 PROTAC 임상이 시작된 이후로 이미 10개 이상의 임상이 진행 중이다. PROTAC과 더불어 비슷한 역할을 수행하는 molecular glue 또한 몇몇 질병에 대해서 임상이 진행되고 있다. 한 편으로는 PROTAC으로부터 확장된 AUTAC, ATTEC, LYTAC, AbTAC 등의 기술도 개발되고 있으며, E3 ligase를 이용하는 것이 아니라 deubiquitinase (DUB)를 이용하여 타깃 단백질을 stabilization 시키는 DUBTAC 또한 최근 개발되었다. 본 동향리포트에서는 PROTAC이 무엇이고, 어떤 방식으로 작동하며, 어떻게 연구개발이 진행되고 있는지 알아보고자 한다. 또한 PROTAC으로부터 확장되거나 파생된 기술에 대해서도 살펴보고자 한다.
2023.01.20 | 조회수 1,563 | 추천 1
차세대 백신기술 동향
김선형, 정희진 (홍익대학교)
후천면역의 분자기전이 점차 명확해짐에 따라 개발 초기에는 경험적으로 사용되었던 백신의 작용기작이 해명되고 있으며, 효과적으로 다양한 질병을 예방할 수 있는 신개념 백신이 개발되고 있다. 더욱이 최근 전 세계적으로 영향을 미치고 있는 COVID-19에 대한 백신이 개발되어 일반인들의 관심 또한 점차 높아지고 있다. 본고에서는 18세기에 처음으로 적용된 사례를 시작으로 현재까지 개발되어 발전되고 있는 다양한 백신의 작용 원리 및 장단점, 그리고 적용 예 등을 기술한다. 현재 사용되고 있는 백신의 개발 기술을 소개하며, 차세대 백신 기술 및 앞으로의 나아가야 할 방향에 대해 고찰한다.
2023.01.13 | 조회수 1,065 | 추천 0
환자 맞춤형 오가노이드 기반 정밀 의료 플랫폼
김민서 (㈜넥스트앤바이오, 고려대학교)
인체 내 암세포는 3차원 환경에서 성장하고 이웃 세포 또는 생체 외 기질과의 3차원적 결합을 통해 생존해 간다. 최근 3차원 배양 법을 통해 암세포를 암 조직으로 분화시킨 암 오가노이드로 배양할 수 있었다. 암 오가노이드는 2차원으로 배양된 암세포에서 볼 수 없었던 암 조직 내 세포들 간의 이질성(Intra tumor heterogeneity)을 보인다. 또한 각기 다른 환자들로부터 배양된 암 오가노이드들은 서로 다른 조직학적 특성을 보였으며, 각각의 오가노이드는 모체 암 조직만의 고유한 암특성을 그대로 유지하고 있었다. 암 오가노이드는 암의 또 다른 특징인 개별 간 이질성(Inter tumor heterogeneity을 보유한다는 것이 증명되었다. 그렇기 때문에 개별 환자에서 나타나는 약물의 반응성 또한 암 오가노이드에서 재현이 가능하다. 최근 소화기암을 대상으로 암 오가노이드의 약물 반응 예측성을 연구한 논문에 따르면 환자 유래 암 오가노이드는 100% 민감성, 93%의 특이성, 88%의 항암제 민감도 예측, 100%의 항암제 저항도 예측 능력을 보이기 때문에 개별 환자에서 보이는 표적 혹은 표준 치료제의 반응성을 보다 정확하게 예측할 수 할 수 있다고 보고되었다. 또한 암 오가노이드는 약물 스크리닝 과정에서 개별 환자 간 암의 유전적 배경과 약물 반응에 대한 연구에 이용될 수 있다. 동일 환자의 정상 조직도 함께 오가노이드로 배양할 수 있기 때문에 정상 세포들은 영향받지 않고 암세포들만을 선택적으로 죽일 수 있는 화합물을 스크리닝 하여 독성이 적은 약물을 개발하는데 이용할 수 있다. 게다가 암 조직을 구성하는 비종양세포들과 생체 외 기질과의 상호작용을 공배양 기법을 통해 재현하여 약물에 미치는 영향까지 연구가 가능하다. 본 연구동향에서는 암 오가노이드의 개별 환자 암의 고유 특성 반영 능력, 개별 항암제 반응 예측능에 대해 검토하고자 한다. 그리고 현재 오가노이드 모델의 한계와 이를 극복하기 위한 공학적 요소가 결합된 organoid-on-a-chip 기술에 대해 소개하고자 한다. 결론적으로 암 오가노이드는 개별 항암제 반응 및 약물의 상호작용을 연구할 수 있는 최적의 전임상 모델로, 약물 스크리닝 플랫폼에 적용하여 보다 임상의 약물 반응을 예측할 수 있고 임상에 적용가능한 약물을 개발하는데 유용하게 이용될 것이라 기대된다.
2022.12.29 | 조회수 1,720 | 추천 1
인공지능(AI) 기술을 활용한 유전체 분석 동향
이시영 (지니너스 주식회사)
인간의 유전정보를 해독하여 개인의 유전정보를 확인하고, 이에 따른 개인 맞춤형 설루션을 제공하는 정밀의료는 더 이상 미래의 일이 아니게 되었다. 이미 많은 암환자들이 자신의 암 조직 정보에서 나오는 유전체 정보를 기반으로 가장 적합한 약물을 처방받는 시대가 열리게 되었고, 앞으로 이러한 처방의 종류는 더욱 세분화될 것이다. 또한 환자가 질병을 얻기 전 자신의 위험 요소들을 확인하여 대비할 수 있는 많은 진단 기술들이 확보되어 생명에 대한 연장에 크게 이바지할 것으로 사료된다. 이러한 미래를 만들어가는 기술의 근간으로 유전체 분석기술과 인공지능기술의 발달이 있다. 점차 인간이 활용할 수 있는 범위를 넘어서는 데이터의 축적이 이루어지고 있으며, 이를 활용하기 위해서는 머신러닝, 딥러닝 기술들의 활용이 필요하다. 데이터의 올바른 정제와 축적을 기반으로 인공지능 기술이 적절하게 도입된다면 현재까지 임상에서의 통찰력을 기반으로 한 연역적 연구 방식을 넘어 귀납적인 연구 방식을 통한 새로운 접근 법들이 다양하게 나올 것으로 기대한다.
2022.12.23 | 조회수 2,592 | 추천 0
글로벌 바이오 투자 현황 - 유전자치료제 및 세포치료제
하자인 (한독)
2020-21년에 증가했던 국내외 바이오 투자는 2022년에 들어서면서 주춤하다. 특히 국내 바이오 투자는 이전에 급격하게 증가했던 만큼 빠르게 감소하고 있다. 이와 대조적으로 글로벌 바이오 업계에서는 계약 건이 감소하기는 했으나, 여전히 큰 규모의 투자가 이루어지고 있다. 본 리포트에서는 새로운 모달리티(modality)로 각광받는 유전자치료제와 세포치료제를 중심으로 2022년 상반기에 이루어진 투자를 정리해본다. 회사 인수, 그리고 모습을 드러낸 지 얼마 안 된 바이오 스타트업(start-up)에 대한 초기 투자를 통해 어떤 회사, 기술, 플랫폼, 그리고 전략이 떠오르고 있는지 살펴보고자 한다.
2022.11.25 | 조회수 3,226 | 추천 4
단백질 시퀀스 정보를 벡터로 변환하는 방법(임베딩)에 대한 소개와 연구 동향
오세진 (테라젠바이오)
단백질의 구조와 기능을 분류 및 예측을 하고 효과적인 디자인을 하는 것은 생명과학과 제약분야에서 중요한 문제이다. 하지만, 단백질의 서열에서 3차원 구조를 예측하는 것은 인간이 수행하기에 대단히 복잡하여 단백질의 효과적인 설계 및 이용에 제한이 있었다. 따라서, 단백질의 특징을 기계학습을 통해 해결하려는 연구가 진행 중이다. 이런 과정의 가장 중요한 첫 단계는 단백질 서열을 기계가 학습 가능한 형태로 바꾸는 임베딩(embedding)이다. 효과적인 임베딩은 기계학습 모델에 영향을 주는 요소이며 어떻게 서열을 임베딩 할 것인가는 중요한 연구테마이다. 이번 동향리포트에선 단백질 서열을 디지털화하는 것을 크게 아미노산 인코딩과 단백질 서열 임베딩으로 나누었다. 아미노산 인코딩에선, 단백질의 물리화학 및 진화적 특징들을 어떻게 인코딩화 했는지를 소개한다. 다음으로, 단백질 서열 임베딩에선 자연어 처리(Natural language processing)에 사용되는 준지도 학습(semi-supervised learning)이 어떻게 적용되는지와 학습 및 평가에 사용되는 데이터를 소개하고자 한다.
2022.11.18 | 조회수 2,788 | 추천 3
미토콘드리아 DNA 표적 소재의 연구 동향
박슬기, 이현지 (한국생명공학연구원)
미토콘드리아는 세포의 호흡 및 에너지 대사에 필수적인 소기관이다. 미토콘드리아 내 존재하는 mtDNA에 돌연변이가 발생하면 세포의 호흡 및 에너지 대사에 결함을 초래한다. mtDNA 돌연변이가 원인이 되는 질환은 매우 다양하며 근육병증, 뇌병증, 청각 및 시각 이상 등 치명적인 증상을 야기한다. 이러한 질환은 대증요법 외에 마땅한 치료제 및 치료법이 없는데 mtDNA를 표적하기 위한 접근이 어렵다는 것이 연구에 가장 큰 원인이 되고 있다. 최근에 mtDNA를 표적으로 하는 다양한 염기교정기술이 보고가 되고 있다. 본 동향리포트에서는 이러한 mtDNA 표적 소재에 대한 동향을 나열하고 이를 바탕으로 한 미토콘드리아 DNA 돌연변이 치료제 개발에 대한 전망에 대해 다룬다.
2022.11.11 | 조회수 1,810 | 추천 0
뇌 오가노이드 연구동향과 비즈니스 전망
임창임 (자유 기고가)
아인슈타인은 “우리는 뇌가 가진 능력의 10퍼센트밖에 사용하지 않는다” 라고 했다. 뇌는 대뇌, 중뇌, 소뇌로 간단히 분류할 수는 있지만, 여러 세포와 주변 환경 등의 다양한 네트워크를 통해 기능은 복잡하기 그지없다. 현재 복잡하고 독특한 기능을 담당하는 뇌를 3차원적으로 모방하여 연구하기 위해 뇌 오가노이드를 제작하여 뇌의 발달, 감염병, 알츠하이머, 파킨슨 질환 및 교모세포종 등 질병의 기전 연구에 활용하고 있다. 본 동향에서는 뇌 오가노이드 국내외 연구 동향 및 국내 지식재산권 등을 조망하고, 관련 오가노이드 비즈니스 및 오픈 이노베이션은 무엇인지 간략히 살펴보고자 한다.
2022.11.04 | 조회수 2,511 | 추천 2
 
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