약물 유발 장벽 손상 정밀 진단 外 [과학게시판]

[아이뉴스24 정종오 기자] 한국생명공학연구원(원장 권석윤) 국가아젠다연구소 손미영 박사 연구팀은 사람의 장(腸)과 유사한 구조와 기능을 구현한 세포 모델을 개발해 신약의 위장관 독성을 전임상 단계에서 보다 정확하게 예측할 수 있는 평가 플랫폼을 구축했다.

위장관 독성이란 약물 투여 후 구토, 설사, 점막염 등 장(腸)에 손상이 나타나는 부작용을 말한다. 이러한 부작용은 임상 중 치료 중단이나 용량 감소로 이어져 신약 개발 실패의 주요 원인이다.

약물 유발 장 손상을 높은 정확도로 예측

이러한 부작용은 장의 보호 기능이 먼저 약해진 뒤 염증과 조직 손상으로 진행되는 경우가 많아 초기 변화를 조기에 감지하는 것이 중요하다. 지금까지의 위장관 독성 평가는 주로 대장암 유래 세포(Caco-2)를 사용하거나, 세포가 완전히 죽은 뒤에 변화를 확인하는 방식에 의존해 왔다.

연구팀이 개발한 hIEC(human intestinal epithelial cell) 모델은 인간 줄기세포에서 만들어진 정상 장 세포이다. 영양분을 흡수하는 세포와 점액을 분비하는 세포 등 실제 사람의 장을 이루는 다양한 세포들을 함께 갖추고 있다.

hIEC 모델은 3차원 장 오가노이드로부터 동일한 세포 모델을 제작할 수 있어 활용 범위가 더욱 확대될 것으로 기대된다. 이번 연구는 실제 약물을 대상으로 성능을 검증했다는 점에서 의미가 있다.

연구책임자인 손미영 박사는 “이번 연구는 실제 인간의 장 기능을 정밀하게 모사한 모델을 통해 약물 유발 장 손상을 높은 정확도로 예측할 수 있음을 보여준 사례”라며 “환자 맞춤형 오가노이드 기반 장 독성 정밀 예측 플랫폼으로의 활용을 목표로 후속 연구를 통해 실증 사례를 체계적으로 축적할 계획”이라고 말했다.

스마트워치 혈압 측정 정확도↑

한국과학기술원(KAIST, 총장 이광형) 전기및전자공학부 권경하 교수 연구팀이 딥러닝(AI)과 다층 열 센싱 기술을 결합한 무선 웨어러블 혈류 측정 시스템을 개발했다.

이 장치는 혈관을 직접 건드리지 않고도(비침습 방식) 혈류 속도와 혈관 깊이를 동시에 측정할 수 있다. 혈관이 피부 속 얼마나 깊이 위치하느냐에 따라 센서 신호가 달라지기 때문에 깊이 정보는 혈류를 정확히 계산하는 핵심 변수다.

실험 결과, 초당 1~10mm 범위의 혈류 속도를 오차 0.12mm/s 이내로, 1~2mm 범위의 혈관 깊이를 오차 0.07mm 이내로 측정하는 데 성공했다. 이는 머리카락 굵기보다 작은 수준의 오차이다.

간암의 공격성·항암제 내성 일으키는 ‘핵심 고리’ 발견

울산과학기술원(UNIST) 생명과학과 박지영 교수팀은 간 섬유화 과정에서 분비되는 ‘엔도트로핀(Endotrophin)’이라는 물질이 암세포 표면의 ‘CD44’ 수용체와 결합해 암을 악화시키고 항암제 내성을 유발한다는 사실을 알아냈다.

엔도트로핀은 간암 환자에서 높은 수준으로 검출돼 간암 악성화를 촉진하는 요인으로 지목됐다. 이 신호 물질이 구체적으로 어떤 통로를 거쳐 암세포에 명령을 내리는지는 그동안 베일에 싸여 있었다.

연구팀은 이번 연구를 통해 엔도트로핀의 파트너인 수용체 ‘CD44’ 단백질을 찾아냈다. 비만 상태의 간 조직에서 엔도트로핀이 과도하게 발생하면 이 엔도트로핀이 암세포 표면의 CD44 단백질과 결합한다.

연구팀은 동물실험을 통해 이 기전을 검증했다. 암세포 표면의 CD44 단백질과 엔도트로핀의 생성을 동시에 억제한 실험 쥐의 경우, 종양 발생 빈도가 낮아지고 크기도 눈에 띄게 줄었다.

‘수소’로 기억하고 학습하는 인공지능 반도체 개발

대구경북과학기술원(DGIST, 총장 이건우) 나노기술연구부 이현준·노희연 연구팀이 전기 신호로 수소를 정밀하게 조절해 스스로 학습하고 기억하는 ‘2단자 기반 인공지능형 반도체’를 구현하는 데 성공했다.

인공지능(AI)은 방대한 데이터를 빠르게 처리해야 한다. 기존 컴퓨터는 연산과 메모리가 분리돼 있어 속도 저하와 전력 소모가 크다는 한계가 있었다.

이를 해결하기 위해 인간의 뇌를 모방해 연산과 저장을 동시에 수행하는 ‘뉴로모픽 반도체’가 차세대 기술로 주목받고 있다. 이 반도체의 핵심은 전기 신호에 따라 전도도가 변하고 이를 유지하는 '인공 시냅스 소자'이며 연구팀은 그 해법으로 ‘수소’에 주목했다.

성인 뇌성마비 환자 보행 개선 로봇 재활 기술 개발

광주과학기술원(GIST, 총장 임기철) AI융합학과 강지연 교수가 이끈 한-미 공동연구팀이 성인 뇌성마비 환자의 보행을 돕는 새로운 로봇 재활 기술을 개발했다.

이 기술은 걷는 동안 적절한 저항을 주는 로봇 훈련과 자신의 걸음걸이를 소리로 인지할 수 있게 해주는 청각 신호를 결합한 것이 특징이다.

케이블로 구동되는 로봇 장치를 활용해 보행 중 골반에 체중의 약 10%에 해당하는 하중을 추가로 실었다. 다리 근육을 더 적극적으로 사용하도록 유도해 근육 활성화와 보행 제어 능력을 높이기 위한 것이다.

스마트 깔창(인솔)을 활용해 발뒤꿈치가 땅에 닿는 순간과 발끝으로 밀어내는 순간에 맞춰 실시간으로 소리를 들려주는 ‘자기인지 청각 바이오피드백’을 적용했다. 환자가 자신의 걸음걸이를 소리로 인식하고 스스로 조절하도록 돕는 방식이다.

제7회 한영 리서치 콘퍼런스

기초과학연구원(IBS, 원장 직무대행 김영덕)은 한국과학기술한림원(한림원, 원장 정진호), 영국왕립학회(The Royal Society)와 공동으로‘제7회 한․영 리서치 콘퍼런스(UK-Korea Research Conference)’를 4일(현지시간) 개최했다. 이번 콘퍼런스는 영국 런던 왕립학회에서 5일까지 이틀간 진행된다.

한‧영 리서치 콘퍼런스는 2013년 IBS와 영국왕립학회 간 업무협약 체결을 계기로 2014년부터 시작됐다. 한국과 영국을 오가며 정기적으로 열렸다.

두 나라를 대표하는 과학자들이 모여 공동 연구 의제를 발굴하고 협력 네트워크를 확장하는 대표적 학술 교류 플랫폼으로 자리매김했다. 올해로 7회째를 맞은 이번 콘퍼런스는 ‘나노의학’과 ‘초고강도 경량 소재’라는 두 가지 주제로 열린다.

백혈병 치료 새 패러다임 제시

고려대(총장 김동원) 바이오시스템의과학부 이재웅 교수 연구팀이 백혈병 세포가 과도한 증식 신호 속에서도 스스로 균형을 유지하며 생존하는 원리를 규명했다.

연구팀은 CD25 단백질에 주목했다. CD25는 원래 면역 신호 물질인 IL-2의 수용체로 알려져 있다. 연구팀은 이번 연구를 통해 CD25가 IL-2와 결합하지 않아도 작동하며 세포 내부에서 신호를 억제하는 단백질들을 끌어들여 스스로 증식 신호를 낮춘다는 사실을 알아냈다.

연구팀은 CD25의 기능을 검증하기 위해 백혈병 세포와 동물 모델에서 CD25를 제거했다. 그 결과 암세포의 증식과 자기 재생 능력이 크게 감소했다. CD25를 표적으로 하는 항체-약물 접합체(ADC) 치료는 기존 치료에 반응하지 않던 모델에서도 암세포 제거 효과를 보였다.

폐플라스틱에서 윤활유 원료

한국생산기술연구원(원장 이상목)이 하루 1톤 규모의 폐플라스틱을 처리할 수 있는 ‘연속식 열분해 시스템’을 개발했다.

생기원 저탄소배출제어연구부문 신명철 수석연구원 연구팀은 폐플라스틱을 연속으로 투입하고 생성물 또한 연속 회수하는 공정을 구현하는 데 성공했다.

만들어진 열분해유는 시험 결과 산업용 기어 윤활유의 원료로 사용 할 수 있는 품질 기준을 충족해 상용화 가능한 수준으로 나타났다.

한의 진단, 이제 데이터로

한국한의학연구원(원장 이진용)은 한의 분야 인공지능(AI) 개발의 핵심 기반이 될 ‘건강인 한의 핵심 생체지표 백서’를 발간했다.

이번 백서는 한의 진단의 한계를 극복하고 인공지능 개발에 필수 한의 임상데이터의 ‘AI-ready 데이터’를 구축하기 위해 기획됐다.

1만3000명에 달하는 건강인의 데이터를 분석해 ‘건강인의 표준 분포(참조 기준)’를 제시한 것이 이번 성과의 핵심이다.

재료연, 국방기술품질원과 국방 우주표준 협력 개발 MOU 체결

한국재료연구원(KIMS, 원장 최철진)이 4일 국방기술품질원(원장 신상범) 진주 본원 대회의실에서 ‘국방 우주표준 협력 개발을 위한 양해각서(MOU)’를 체결했다. 이번 협약은 우주 재료·공정 분야의 표준 협력 개발을 통해 국내 우주소재 산업의 경쟁력을 높이고 산업 기반을 확대하기 위해 추진됐다.