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개최 예정 웨비나

기업기술웨비나 IVT mRNA 실험에 대한 기본 이해와 개발 전략 [VectorBuilder] IVT mRNA 실험에 대한 기본 이해와 개발 전략 IVT mRNA에 대한 기초적인 원리를 설명하고, 최적의 IVT 벡터 디자인에 대한 가이드부터 코돈 최적화, LNP encapsulation 및 QC 등 IVT mRNA 기술을 이용해 연구에 실제 적용할 수 있는 개발 전략을 제공합니다. mRNA에 대한 수십 년간의 기초 연구는 코로나바이러스에 대한 매우 성공적인 백신 개발의 길을 열었습니다. 즉각적인 효능과 탁월한 확장성을 갖춘 IVT mRNA는 바이러스 벡터와 같은 기존 도구에 비해 뚜렷한 이점을 제공하는 유전자 전달을 위한 유망한 치료 화합물로 부상하고 있습니다. 본 세미나에서는 강력한 mRNA 생성과 관련된 중요한 단계를 탐구하기 전에 endogenous mRNA의 기본에 대한 탐구부터 시작할 것입니다. 여기에는 최적의 IVT 벡터 디자인, 코돈 최적화, LNP 캡슐화 및 QC 분석에 대한 논의가 포함됩니다. 또한 도입 유전자 발현, 예방접종, 유전자 편집 등을 포함하여 IVT mRNA의 다양한 실제 적용과 결과를 발표할 것입니다. Basics of In Vitro Transcribed (IVT) mRNA from design to therapy Decades of foundational research into mRNA have paved the way for the development of highly successful vaccines in the fight against the SARS-CoV-2 pandemic. With its instant efficacy and exceptional scalability, IVT mRNA emerges as a promising therapeutic compound for gene delivery, offering distinct advantages over traditional tools like viral vectors. Currently, there are hundreds of ongoing clinical studies broadening the applications of IVT mRNA beyond vaccines, spanning fields such as oncology and protein replacement for genetic disorders. In this seminar, we will commence with an exploration of the basics of endogenous mRNA before delving into the crucial steps involved in producing potent mRNA. This includes discussions on optimal IVT vector design, codon optimization, lipid nanoparticle encapsulation, and quality control assays. Additionally, we will examine various real-world applications and outcomes of IVT mRNA, encompassing transgene expression, vaccination, gene editing, and more. The aim of this seminar is to furnish attendees with a foundational understanding of IVT mRNA and to inspire them regarding the integration of this cutting-edge technology into their own research endeavors.
  • 2024년 03월 26일 (화) 오전 11시
  • 발표 30분 / 토론, 질의응답 10분
  • Charles Bai (VectorBuilder Inc.)
  • PDF (132 KB)
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학술웨비나 Towards comprehensive cardiovascular risk prediction [J. Am. Coll. Cardiol.] 지난 수십년간 주요 심장병위험요인 (예: 연령, 흡연, 당뇨병 등) 을 바탕으로 심장병 발생 예측도를 계산하는 심장병 예측모형은 일차예방을 위해 필수적 요소로 사용되었다. 특히 2013년에 미국심장병학회에서 발표한 Pooled Cohort Equation (PCE)는 이상지질혈증 치료 및 고혈압 진료 지침으로 사용되고 있다. 이에 반해 심장병 환자들의 이차적 예방 치료 지침은 대부분 사망과 같은 단기적 예후를 예방하기 위한 치료에 집중되어 있었다. 하지만 최근 신약개발과 치료의 발전에 따라 심장병 환자들의 예후가 향상되면서 중장기적 치료의 중요성이 제기되어왔다. 따라서 2018년 미국심장학회에서는 고고위험군 심장병환자 (Very high-risk)를 분류하는 새로운 지침을 발표하였다. 이 새로운 분류시스템 역시 일차예방을 위해 고려되고 있는 심장병 위험요인 (예: 연령, 흡연, 당뇨병, 고혈압 등)이 일부 포함되어있다. 이는 일차 및 이차예방을 위한 통합예측모형 개발의 가능성을 제기할 수 있다. 본 연구그룹은 미국의 지역사회 코호트인 Atherosclerosis Risk in Communities (ARIC) study를 이용하여 연구를 진행하였다. 주요 심장병 위험요인들과 향후 심장병발생 위험과의 관련성은 심장병을 가지고 있는 그룹과 심장병을 가지지 않는 그룹 모두 차이가 없었다. LASSO regression 모형을 이용하여 10가지 예측 인자를 선별하였고 (예: 연령, 당뇨병, 심장관련 바이오마커), 통합 예측모형 (universal prediction model)을 개발하였다. 이 통합예측모형은 두 그룹 모두 적합하였다. 또한 이 예측모형으로 계산된 심장병 위험 예측도가 심장병을 가지지 않는 그룹은 심장병을 가지고 있는 그룹보다 대부분 낮았지만, 심장병 위험 예측도가 높지만 심장병을 가지지 않는 그룹이 심장병 위험 예측도가 낮지만 심장병을 가지고 있는 그룹보다 실제 심장병 발생 위험이 더 높은 것으로 나타났다. 이 예측모형의 성능은 다른 코호트자료에서도 평가 되었다. 이 통합예측모형은 임상진료에서 여러가지 이점을 가지고 있다. 첫째, 현재 이차적예방 치료지침에서 제시하고 있는 고고위험군 분류를 떠나 실제 심장병 예측도를 심장병환자에서도 사용될 수 있다. 둘째, 심장병은 없지만 심장병환자와 거의 동등한 위험을 가지고 있는 환자를 선별할 수 있다 (cardiovascular disease-equivalent). 마지막으로 일차예방에서 이차예방으로 전환하는 과정에서 의사와 환자 간의 논의를 효율화 시킬 수 있다.
  • 2024년 03월 27일 (수) 오전 10시
  • 발표 30분 / 토론, 질의응답 20분
  • 목예진 (Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health)
  • PDF (500 KB)
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학술웨비나 장기간의 정신적 스트레스로 인한 우울증과 무쾌감증 기전 연구[Exp. Mol. Med.] 모든 사람은 자신만의 취향과 즐겨하는 일에 대한 흥미를 가지고 있다. 그러나 때로는 이 흥미와 관심이 시간이 지남에 따라 사라질 수 있다. 그것은 자연스러운 변화이나, 우울증과 같은 정신 질환에서 무쾌감증이 발생하면 예전의 즐겼던 활동이나 만족, 경험에 대한 관심이 사라져 삶의 색채를 잃고 긍정적인 경험을 느끼기 어려워진다. 이러한 무쾌감증은 우울환자의 70%가 겪는 대표적 증상이지만, 아직 무쾌감의 기전에 대해 많은 연구가 이루어지지 않았다. 본 연구진은 지속적인 정신적 스트레스로 인한 우울증을 유도하고자, 만성 미예측성 스트레스모델을 설립하였으며, 해당 모델은 무쾌감증에 대한 개인차를 가장 잘 대변할 수 있는 동물 모델임을 증명하였다. 또한 쾌감을 얻는 활동 동안 어떠한 뇌영역이 활성화되는지 조사하였으며, 이를 통해 전전두엽의 활성이 쾌감추구 행동에 연관되어 있음을 발견하였으며, 전사체 분석을 통해 전전두엽내 Syt4가 BDNF-TrkB signaling을 부정적으로 조절하여 전전두엽의 활성 감소를 유도함을 발견하였다. 결과적으로 본 연구는 장기간의 정신적 스트레스에 의해 발생한 무쾌감증이 전전두엽내 Syt4의 기능에 의해 조율될 수 있음을 보여준다.
  • 2024년 03월 28일 (목) 오후 02시
  • 발표 30분 / 토론, 질의응답 20분
  • 김정섭 (한국뇌연구원, DGIST)
  • PDF (244 KB)
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  • 2024년 04월 01일 (월) 오전 10시
  • 발표 40분 / 토론, 질의응답 20분
  • 김현영 (서울대학교 치과대학)
  • PDF (169 KB)
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학술웨비나 암 세포의 Glycocalyx 생물리학적 장벽을 극복하는 면역 공학[Nat. Mater.] 이 연구는 세포막에 존재하는 Glycocalyx의 생물리학적 특성과 면역세포와의 상호작용에 대한 연구입니다. Glycocalyx는 "sweet"을 의미하는 "glykys"와 "husk"을 의미하는 "halyx"의 합성어로, 세포를 둘러싸고 있는 끈끈한 당질 외피를 말합니다. 특히 암세포는 표면에 비교적 두꺼운 glycocalyx 장벽을 형성하여 면역세포의 암세포 인식을 방해합니다. 그러나 glycocalyx의 물리적 특성이 분자 수준에서 어떻게 조절되고 면역 회피에 기여하는지는 아직 완전히 밝혀지지 않았습니다. 또한, 이러한 면역 회피 메커니즘이 면역공학을 통해 극복될 수 있는지에 대한 문제가 남아 있습니다. 저희 연구에서는 암과 관련된 mucin의 발현과 glycosylation pattern이 glycocalyx의 나노 두께에 어떻게 기여하며 이를 통해 세포 독성 면역 세포와의 상호작용을 조절하는지를 조사했습니다. 또한, 우리는 세포 glycocalyx의 나노미터 수준의 물리적 크기와 구조적 조직을 이미지화하기 위해 Scanning Angle Interference Microscopy (SAIM)라는 간섭 기반의 이미징 도구를 개발했습니다. 이와 함께 genetic approach를 사용하여 암과 관련된 mucin의 표면밀도, glycosylation, mucin들의 crosslinking이 glycocalyx의 물리적 두께에 어떻게 기여하는지 밝혔고, 이 물리적 두께가 면역세포 공격에 대한 저항성에 미치는 영향을 분석했습니다. 결과적으로, glycocalyx의 물리적 두께와 면역세포 살상 기능 사이에 강력한 상호 관련성이 있음을 발견했습니다. 특히 자연살해세포 (Natural Killer cell)의 세포 독성은 표적 세포의 glycocalyx 두께와 거의 완벽한 역상관 관계를 보이며, 이는 glycocalyx의 물리적 특성이 암 면역 회피의 주요 결정 요인이 될 수 있음을 시사합니다. Chimeric Antigen Receptor (CAR)-NK 또는 CAR-T 세포에서도 유사한 관계를 발견했습니다. 더불어, 면역세포 공학을 통해 glycocalyx 편집 효소를 세포 표면에 도입하여 면역 세포가 glycocalyx 장벽의 침투를 개선하고 세포 독성을 향상시킬 수 있는 방법을 제안했습니다. 이러한 연구 결과는 암세포의 glycocalyx 장벽을 극복하는 면역공학 전략을 개발하는 데 동기를 부여합니다.
  • 2024년 04월 02일 (화) 오전 10시
  • 발표 40분 / 토론, 질의응답 10분
  • 박상우 (Harvard Medical School / Massachusetts General Hospital)
  • PDF (544 KB)
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  • 2024년 04월 08일 (월) 오전 10시
  • 발표 40분 / 토론, 질의응답 20분
  • 구자영 (KAIST, 현 Boston Children's Hospital & Harvard Medical School)
  • PDF (220 KB)
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학술웨비나 포플러 RNA-seq 데이터 분석을 통한 새로운 합성 프로모터 염기서열 제작 [Plant Biotechnol. J.] 최근 합성생물학 (Synthetic biology)의 활용도는 약학, 의학, 그리고 농학 분야에 있어 광범위하게 넓어지고 있다. 최근 시스템 생물학(Systems biology) 분야에서 만들어진 분자생물학적 정보는 유전자 조절을 통한 생화학적 물질 합성과 유용한 형질 전환체 개발을 더욱 정교하게 실행하는데 도움을 주고 있다. 특히, 시공간상의 조절이 가능한 프로모터 생합성은 흥미로운 단백질이나 대사 합성물의 생산을 유전체 생성단계에서 부터 조절할 수 있도록 해주어서, 합성 생물학의 중요한 분야로 여겨지고 있다. 이 발표에서는 가뭄 피해를 입은 포플러 (Populus) 의 발현 유전체 분석을 통해 새로운 유전자 발현 조절인자를 컴퓨터 분석을 통해 제시하고, 흥미로운 조절인자의 재배치를 통해 가뭄 환경 에서만 반응하는 새로운 프로모터를 제작하는 방법을 소개하고자 한다. 특히, 일부의 프로모터는 포플러의 지상부에서만 가뭄에 반응하는 결과를 보여 주었다. 이러한 생합성 프로모터 개발의 성공은 이후 바이오 에너지나 가뭄 환경저항에 관련한 작물 개발에 있어 흥미로운 단백질이나 대사물질 합성을 특이 조직이나 특정 시기에만 활성화 시키는데 좋은 방법이 될 수 있으리라 기대된다.
  • 2024년 04월 09일 (화) 오전 10시
  • 발표 30분 / 토론, 질의응답 20분
  • 양용일 (University of Tennessee)
  • PDF (190 KB)
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학술웨비나 대사체와 후성유전을 통한 줄기세포 노화의 조절: 증가된 Polyamine 대사와 그에 따른 SAM의 결핍이 노화된 근육줄기세포의 Heterochromatin 형성을 억제한다 [Nat Metab.] 노화에 따른 Heterochromatin의 손실은 모든 진핵생물에서 공통적으로 발생하는 현상으로 노화의 원인 중 하나로 꼽히고 있지만, 그 기작에 대해서는 아직 밝혀진 바가 없었다. 쥐의 근육줄기세포를 대상으로 한 대사체 분석을 통해, 늙은 쥐의 줄기세포에서 대사체 S-adenosylmethionine (SAM)의 양이 젊은 쥐에 비해 현저하게 낮은 것을 확인했고, 세포 내 SAM의 양을 늘려주었을 때 노화된 줄기세포의 heterochromatin의 젊은 수준으로 회복됨을 확인했다. 뿐만 아니라, 근육줄기세포 내 SAM의 증가와 heterochromatin의 형성은 DNA 손상의 축적, 세포사멸, 근육 재생의 저하와 같은 노화 관련 형질들을 감소시키는 것을 확인할 수 있었다. 그렇다면 노화에 따른 SAM의 결핍은 왜 발생하는 것일까? SAM은 메틸화 반응의 유일한 메틸원으로 잘 알려져 있지만, 이는 또한 polyamine 합성의 유일한 아민원(aminopropyl donor)으로 쓰인다. 따라서 SAM이 polyamine 합성에 과도하게 사용되었을 경우, 히스톤 H3K9-메틸화 반응을 매개하는 메틸원이 부족하게 되어 heterochromatin 형성이 제한될 수 있다. 흥미롭게도, 노화된 근육줄기세포에서 polyamine 대사체가 증가되어 있는 것을 확인했고, polyamine 합성을 억제했을 때 세포 내 SAM의 양이 증가하며, heterochromatin의 형성이 유도되는 것을 확인했다. 이는 결과적으로 노화된 근육줄기세포의 기능과 근육 재생 능력을 젊은 수준으로 되돌려 놓는 효과를 나타냈다. 따라서 노화된 줄기세포에서 과도하게 증가된 polyamine 합성은 세포 내 SAM의 결핍을 유도하고, 이는 heterochromatin의 형성을 억제함으로써 노화 관련 형질을 유도함을 알 수 있었다. 본 연구를 통해 polyamine 대사와 후성유전의 직접적인 상호작용을 밝히고, 더 나아가 대사체의 조절을 통해 chromatin의 구조를 젊은 상태로 되돌려 놓음으로써 줄기세포의 노화를 억제할 새로운 가능성을 제시할 수 있었다.
  • 2024년 04월 11일 (목) 오전 10시
  • 발표 40분 / 토론, 질의응답 20분
  • 강정민 (Stanford University School of Medicine)
  • PDF (167 KB)
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학술웨비나 스마트폰 딥러닝 AI 기술을 통한 세계 최고 속도의 현장진단 플랫폼 개발 [Nat. Commun.] 일반적으로 의료 영역에서 빠르고 정확한 진단/스크리닝에 대한 요구가 매우 크며, 이에 기반한 빠른 처방이 요구된다. 예를 들어 심근경색, 패혈증 진단, 응급실에서의 임신여부 판단, 그리고 팬데믹 시의 감염병 진단 등에 있어서 빠른 진단 시간이 필수이지만, 상용화되어 있는 가장 빠른 진단법인 래피드키트조차 일반적으로 15분 이상의 진단 시간이 요구된다. 본 연구에서는 시계열 딥러닝 알고리즘을 통해 현장에서 빠르고 정확하게 진단이 가능하도록 하는 인공지능 기술을 제안하였다. 이를 위해 현장 접근성이 가장 뛰어난 래피드키트의 색변화를 딥러닝을 통해 학습하고, 색변화가 발생하는 초기에 최종반응을 예측하는 알고리즘을 적용하여 높은 민감도 및 정확도로 현장진단이 가능하게 하였다. 특히 비감염성 질환의 대표적인 마커인 심근경색 마커(Troponin I) 및 응급 임신진단테스트(hCG)를 통해 전문가가 15분 이후 진행하는 정확도를 뛰어넘는 결과를 1~2분 만에 가능케 하였다. 본 연구의 핵심기술은 YOLO, CNN(Convolutional neural network)기반 LSTM(Long Short Term Memory)알고리즘 및 완전연결계층(Fully connected layer)으로 구성된 아키텍처와 스마트 AI 기반 검증을 통한 시간효율적 면역 분석법(TIMESAVER)을 통해 구현하였다.
  • 2024년 04월 12일 (금) 오전 11시
  • 발표 30분 / 토론, 질의응답 10분
  • 박정수 (광운대학교, 고려대학교)
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학술웨비나 사람의 뇌에서 활용 가능한 형태의 높은 채널수를 보유한 탐침형 유연 전극 [Nat. Commun.] 지난 수십년 동안, 8-16 센서들로 이루어진 탐침형 전극은 다양한 신경학적 및 정신질환에 대한 진단 및 치료에 널리 이용되었습니다. 그러나 현재의 전극은 센서의 갯수 및 각 센서의 면적의 한계 때문에 개별 뉴런, 혹은 작은 뉴런 집단의 신호를 측정하는대에 한계가 있습니다. 또한, 전극의 면적만큼 뇌에 불가피한 손상을 가할 수 있기 때문에 전극의 면적을 최소화 하는 등 다양한 범위에서 진단 및 치료기술의 전반적인 향상이 필요할 것으로 예상됩니다. 본 발표에서는 이러한 문제를 해결하기 위한 방안으로 새로운 형태의 소자 제조방법을 기반으로 제조한 유연한 탐침형 전극에 대해 소개해드리고자 합니다. 이 전극은 128개의 미세 센서들이 뇌 조직의 깊이 10cm에서도 개별 뉴런의 신호를 기록할 수 있도록 제조되었습니다. 또한, 본 전극은 전체 두께가 15 µm의 얇은 폴리이미드층으로 이루어져 있어서 매우 가볍고 유연하여 뇌에 삽입이 된 후에도 뇌와 함께 움직여 추가적인 뇌손상을 최소화 할 수 있는 형태로 이루어져있습니다. 본 전극을 뇌에 삽입하기 위해 전극 내부에 주머니를 만들어 스테인리스-스틸 와이어를 그 주머니에 삽입하고, 와이어를 이용해 본 전극을 뇌의 원하는 위치까지 삽입한 뒤 와이어만 뽑아내는 방식으로 전극을 삽입하는 방식을 개발하였습니다. 이러한 방식으로 개발되고 삽입된 전극은 여러 종에 걸쳐서 단일 뉴런의 신호를 포함한 다양한 주파수의 뇌파를 측정할 수 있었습니다. 이는 곧 본 연구결과가 임상 신경학에서 널리 쓰이는 진단 및 치료 기술을 크게 향상시킬 수 있는 가능성을 보이는 것으로 사료됩니다.
  • 2024년 04월 15일 (월) 오전 10시
  • 발표 30분 / 토론, 질의응답 10분
  • 이근동 (University of California San Diego)
  • PDF (398 KB)
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학술웨비나 고효율 바이오에너지 생산 가능한 합성 미생물 생태계 플랫폼 개발[Nat. Commun.] 최근 기후변화에 대한 우려로 바이오매스로부터 생물연료 및 바이오 화합물을 생산하는 생물 발효에 관한 관심이 가속화되었습니다. 따라서, 연구자들은 산업 미생물을 더 다양한 기질의 사용, 발효 속도의 향상, 생산 화합물의 확대 등의 방향으로 개선하고 있습니다. 그러나 단일 균주 기반의 발효 시스템은 미생물 균주의 과도한 유전적 변형으로 인한 대사 부담과 세포 독성을 일으킨다는 한계점이 있습니다. 산업적으로 사용되는 미생물과 달리, 자연에서의 미생물은 일반적으로 공동체를 형성하여 살아갑니다. 이른바 미생물 생태계 내에서 미생물들은 더 우수한 기능을 가집니다. 예를 들어, 대사 과정을 구성 균주 간에 나누어 소비하기 어려운 기질을 더 효율적으로 활용하고, 가혹한 환경에서 생존 가능성을 높입니다. 미생물 생태계는 구성 균주들의 역할 분담(Division of labor, DOL)을 통해 단일 균주에 비해 많은 이점을 가지고 있습니다. 한 예로, 효모와 유산균은 자연에서 상호 공생을 이루면서 살아갑니다. 유산균은 내부 효소를 통해, 효모가 섭취하지 못하는 락토오스를 효모가 소비할 수 있는 글루코스, 갈락토스로 분해해 줍니다. 반대로 효모는 유산균이 만들지 못하는 필수 아미노산들을 만들어 분비해 줌으로써 두 균주는 더 다양한 기질 환경에서 살아갈 수 있게 됩니다. 미생물 생태계 기반 전략을 산업적으로 이용하기 위해 많은 연구가 진행되었지만, 산업적으로 사용하기에는 조절이 어렵다는 문제가 있습니다. 미생물 생태계를 조절하는 핵심은 미생물 내 생태계의 DOL을 정확하게 조절하여 분배하는 것입니다. 본 연구에서, 우리는 초기 생태계 구성 균주의 세포 농도와 접종 시기를 정량적으로 바꾸어, 미생물 공동체의 활성을 최적화할 수 있는 전략을 보여줬습니다. 미생물 공동체 DOL 분배를 정량적으로 분배하기 위해, 실제 발효 데이터를 기반으로 수학적 모델링을 수립했습니다. 수립된 수학적 모델링은 그로부터 설계된 모델 미생물 생태계의 활성을 크게 개선함을 확인했습니다.
  • 2024년 04월 16일 (화) 오후 03시
  • 발표 30분 / 토론, 질의응답 10분
  • 신종혁 (한국생명공학연구원)
  • PDF (248 KB)
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최신 웨비나

학술웨비나

PAK4의 지방분해 억제 효과 [Nat Metab.]

  • 2024년 03월 14일 (목) 오후 03시
  • 유황찬(전북대학교 의과대학)
학술웨비나

PET 영상을 활용한 미세플라스틱 흡입 생체 분포 지도: microplastic과 nanoplastic의 차이 [Part. Fibre Toxicol.]

  • 2024년 03월 13일 (수) 오후 02시
  • 김진수(한국원자력의학원, 과학기술연합대학원대학교 KIRAMS 캠퍼스(UST-KIRAMS))