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척수근위축증(Spinal Muscular Atrophy) 유전자로부터의 메시지
서준배 (Cincinnati Children’s Hospital Medical C...)
척수근위축증을 일으키는 Survival of Motor Neuron 2 (SMN2) 유전자로부터 SMN 단백질 생산을 증가시키기 위한 여러 가지 방법이 연구됐다. 예를 들어, 전사(transcription) 증가, SMN2 유전자 엑손(exon) 7 스플라이싱(splicing) 조절, SMNΔ7 전사의 번역 판독 유도(translational read through), 그리고 SMN 단백질 안정성 증가 등이 있다. 현재까지 알려진 가장 효과적인 방법은 안티센스 올리고뉴클레오타이드(Antisense Oligonucleotides, ASO)를 통한 SMN2 유전자 엑손 7 스플라이싱 조절이다. ASO는 여러 방법을 통해 SMN2 유전자 엑손 7 스플라이싱에 영향을 미칠 수 있다. 입체 장애에 의한 트랜스액팅(transacting) 단백질 인자의 결합을 차단하고, RNA 분자 내에서 구조적 재배열을 일으킨다. ISS-N1 (intronic splicing silencer N1)을 표적으로 하는 ASO는 임상 전 연구에서 척수근위축증 치료에서 가장 좋은 효과를 나타냈다. ISS-N1을 타깃으로 해서 SMN2 유전자 엑손 7 포함을 촉진하는 ASO, SPINRAZA가 척수근위축증에 대한 약으로 미국 식약청(FDA)에서 최초로 승인되었다. 불치병으로 여겨졌던 척수근위축증이 SMN 유전자 스플라이싱에 대한 이해를 바탕으로 치료할 수 있었다. 이번 글에서는 SPINRAZA의 타깃인 ISS-N1의 발견이 이루어지는 과정과 그 후속 연구를 통해 ISS-N1과 관련된 메커니즘이 여러 다른 규제 요소에 의해서 복잡하게 영향을 받고 있음을 소개한다. 또한, 척수근위축증의 임상적 다양함으로 인해 SPINRAZA으로 고칠 수 없고, 그 효과가 미미한 환자들에 대한 대체 치료 가능성에 대해서도 언급한다. SMN 유전자에서 배운 교훈은 비정상적인 스플라이싱과 관련된 점점 더 많은 인간 질병에 대한 우리의 이해에 대한 독특한 통찰력을 제공할 것이다.
2022.09.16 | 조회수 650 | 추천 0
그래핀 기반 나노물질의 바이오 적용 및 동향
김주희, 유제민 (University of Southern California, BioGr...)
대중들에게 ‘꿈의 신소재’로 알려진 탄소 신소재 그래핀은 2004년 세상에 처음 소개되었다. 초기 그래핀을 활용한 대부분의 연구는 그래핀의 뛰어난 전기 및 열전도도, 우수한 기계적 강도, 투명도 등의 특성들을 극대화할 수 있는 투명 유연 전극으로의 개발에 중점을 두었고 이후 수용액 상에 녹을 수 있는 형태의 그래핀 기반 물질들이 생물학 및 의학 분야에 활용될 수 있음을 보여주는 연구들이 보고되어 왔다. 바이오소재로 적용이 가능한 그래핀 기반 물질들은 그 종류가 굉장히 다양하지만, 본 리포트에서는 체내 주입 후 생물학적 변화, 질병 진행 과정 등 실제 몸에서 일어나는 현상들을 추적 혹은 변화시킬 수 있는 수용액 상의 그래핀 기반 나노물질을 중점적으로 다루고자 한다. 수용액 상에 녹을 수 있는 그래핀 물질들은 입자 크기에 따라 산화 그래핀과 그래핀 양자점으로 분류할 수 있다. 이 두 가지 물질 중 본 리포트에서는 상대적으로 독성이 낮아 월등한 체내 적합성을 가지며 다양한 질병 상황들에서 더 흥미로운 현상들이 보고된 그래핀 양자점을 활용한 연구를 주로 소개하고자 한다.
2022.09.02 | 조회수 1,043 | 추천 0
배양육 연구동향: Meat the Future
지현근 (㈜다나그린)
이 글은 BRIC을 통해 2021년 3월 23일 배포된 리포트 ‘배양육 연구동향: It’s Time to Scale-up’에서 이어진다. 배양육을 생산하는 방식은 크게 부착 배양 vs 부유 배양 두 가지로 나눌 수 있다. 2013년 최초의 시식회 당시 사용된 방법은 부착 배양이지만 약 9년의 시간이 흐른 지금 시장에 먼저 등장한 것은 부유 방식으로 제조한 배양육이다. 시장이 성숙하면서 부착 배양을 이용한 배양육도 자리를 잡아갈 것으로 판단된다. 지지체는 부착 배양으로 제조한 배양육이 시장에 등장할 때 즈음에 매우 중요한 기술로 대두될 것이다. 또한 배양육의 대량 생산을 논하는 시점에서 식품 안전을 위한 규제는 매우 중요하다. 이 글의 중간중간에 식품 안전과 산업 육성이라는 두 마리 토끼를 잡기 위한 고민을 담아두었다. 본문에서는 세포 확보, 마스터 셀뱅크 확립, 대량 증식, 근육 분화, 후가공 및 패키징 등 배양육 제조 공정별 이슈들을 논하면서 안전성에 관련된 부분도 다루어 보았다.
2022.08.19 | 조회수 2,068 | 추천 1
질병 치료를 위한 인공단백질 개발
윤현영, 정희진 (홍익대학교)
인공단백질은 인공적으로 설계된 아미노산 배열을 갖는 단백질 또는 기존의 단백질을 바탕으로 화학적 및 유전공학적 방법으로 수정을 하여 기능을 변화시킨 것이다. 최근 인공단백질을 이용한 질병의 진단 및 치료가 활발하게 이루어지고 있으며 인공단백질의 원리와 응용 예를 이해하는 것은 더욱 개량된 신규 치료법의 개발 등에 중요하다. 인공단백질은 임의의 아미노산 배열을 갖기 때문에 인공단백질을 설계함에 있어서 아미노산 배열과 단백질의 고차원적 입체 구조와의 관계를 파악하는 것이 중요하다. 또한 단백질 구조 예측을 기반으로 하여 이론값과 실험값 사이의 높은 상관관계의 확보, 고기능성 단백질 복합체 합성 등에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 궁극적으로는 인공단백질이 실제 생체 내에 존재하는 천연 단백질과 유사하거나 더욱 높은 기능을 나타내는 것 요구된다. 본 원고에서는 이러한 인공단백질의 원리를 기술하고 그 활용분야 및 연구동향에 대해 기술한다.
2022.08.10 | 조회수 1,682 | 추천 1
인체 질병 관련 장내 마이크로바이옴의 연구동향
김우진 (이원의료재단)
2012년 Nature지에 인체 마이크로바이옴 프로젝트(HMP) 결과가 보고된 지 10년이 지났다. 그동안 HMP에 참여했던 MO BIO Laboratories를 Qiagen사가 인수를 하고 OpenBiome처럼 분변이식을 전문으로 하는 비영리기업도 생겨났으며 국내외적으로 마이크로바이옴 관련 산업계 종사자, 연구자, 정부부처의 관심도 늘고 결과물도 꾸준히 이어지고 있다. 마이크로바이옴, 특히 장내 마이크로바이옴은 host인 인체의 면역계와 꾸준한 상호작용을 통하여 인체의 건강과 질병에 영향을 미치는 하나의 숲이다. 숲을 제대로 보려면 미시적인 부분과 더불어 거시적인 부분도 살펴야 하는데 현재 연구가 행해져 오는 인체의 여러 질환을 한꺼번에 조망하는 것은 거시적인 면을 살피고 연구나 기획의 아이디어를 얻는데 많은 도움을 줄 수 있다. 특별히 본 원고에서는 그동안 많이 언급되었던 장질환, 신경계 질환, 감염성 질환을 제외한 간담도계, 대사 체계, 심혈관계, 조혈계, 비뇨기계, 호흡계, 피부, 산부인과 질병을 대상으로 행해진 마이크로바이옴 관련 상관성 연구, 인과성 연구, 치료법 연구 등을 살펴보았다.
2022.08.03 | 조회수 2,678 | 추천 0
NGS를 활용한 새로운 분석 방법 및 활용 사례
이시영 (지니너스 주식회사)
NGS 분석법이 나오기 시작하면서 그동안 정밀의료 분야에 발전에 지대한 공을 이루었다. 이제는 단순 유전체 분석을 넘어서 세포단위로 DNA, RNA를 측정할 수 있는 기술이 상용화되고 있을 뿐 아니라, 조직의 공간적인 정보 등을 포함한 유전정보의 해석까지도 가능해지고 있다. 또한 NGS의 기술을 활용하여 유전정보뿐만 아니라 단백질의 발현까지 광범위하게 확인할 수 있는 플랫폼들이 개발되었고 계속해서 성능을 보완하고 있다. NGS를 활용한 신기술들은 임상에서 이미 활용되는 사례들을 확인할 수 있으며, 분석 기술 및 저장 기술, 분석 기술의 발전 속도에 따라 매년 눈에 띄는 속도로 발전할 것이다. 시대적 변화에 맞추어 신약개발, 분자진단에 해당 기술들이 접목되어 개인 맞춤형 치료, 정밀의료 시대가 더 가까이 다가올 것으로 기대한다.
2022.07.19 | 조회수 3,646 | 추천 0
항암면역세포치료제의 안전성 평가기술 개발 동향
표경호 (연세대학교 의과대학 의생명과학부, 유일한 폐암연구소)
세포를 이용한 치료제는 연골세포를 이용한 연골결손치료, 혹은 피부 재생 등에 적용되어 왔으며, 또한 암과 퇴행성 질환인 파킨슨병이나 알츠하이머를 치료하기 위한 면역세포치료제와 줄기세포치료제의 연구가 활발하게 진행되어 왔다. 세포치료제의 개발과 함께 임상 연구에 적용하기 위한 안전성 평가기술의 필요성이 점점 증가하고 있다. 세포치료제는 기존 치료제에 비하여 근본적인 치료가 가능한 형태이다. 즉, 살아있는 세포를 인체에 투입해야 한다는 점에서 기존의 치료제와는 근본적으로 다르다. 최근 세포치료제를 개발, 생산에 필요한 세포배양기술, 유전자 조작 기술이 향상되고, 해외의 허가사례의 증가에 따라 개발 속도는 더욱 증가될 것으로 예상되며, 최근 국내 허가기관에서 이러한 새로운 치료제의 개발에 발맞추어 세포치료제 안전성을 위한 가이드라인 등을 배포하고 있어, 국내 세포치료제의 개발과 시험 그리고 허가가 좀 더 빠른 진전을 가질 것으로 예상한다. 최근 CAR-T 치료를 받은 암환자가 10년 이상 생존했다는 연구 결과를 통해, CAR-T 치료제의 지속성과 안전성이 확보되고 있다. 그러나 혁신적인 치료제는 가능성과 함께 아직 모르는 이상 반응에 대한 철저한 대비가 필요하다. 본 연구동향에서는 세포치료제 가운데 항암면역세포치료제에 대한 안전성 평가기술 등을 검토해보는 기회를 갖고자 한다. 현재까지도 새로운 타깃 기술들에 최적화된 평가기술을 모두 소개할 수 없지만 간략하게 세포치료제의 개발에 있어 검토해야 하는 부분을 일부 다루어 소개한다.
2022.07.14 | 조회수 2,580 | 추천 1
동물 실험 대체법으로서 인간 줄기세포를 이용한 약물 개발 현황 및 전망
김연주 (The Babraham Institute)
새로운 약물을 개발하는 과정에서 신약 후보 물질을 발견하고, 발견된 물질의 효능과 안정성을 측정하기 위해 실시하는 동물을 이용한 실험은 매우 중요하다. 하지만, 이러한 동물 실험은 보통 시간이 많이 소요되고, 비용이 상당할 뿐만 아니라 실시하기 전 단계에서 고려해야 할 사항과 그에 따른 규제도 많으며, 무엇보다도 동물의 생명에 대한 대중의 윤리 의식이 고조되면서 윤리적인 이유로도 약물을 개발하는 입장에서 가장 피하고 싶은 단계일 수 있다. 이를 대체하기 위한 연구자들의 노력은 계속되고 있다. 동물 실험 대체법으로서 제안되고 있는 다양한 방안 중 근래에 가장 주목을 받는 것이 인간 줄기세포를 이용한 접근 방식이다. 정상 및 종양 유래 줄기세포는 약물 후보물질의 발견 과정에서 스크리닝 수행을 위한 플랫폼 역할을 하며, 독성 및 효능 연구에서 동물을 대체할 모델 시스템을 제공할 수 있다. 특히 최근의 유도 만능 세포를 활용한 연구는 세포를 기반으로 한 요법의 적용 범위를 확장해 인간의 장기를 더 잘 모방할 수 있는 시스템을 개발할 수 있게 하여 동물 실험을 보완, 감소 및 대체하고 있다.
2022.06.24 | 조회수 3,602 | 추천 4
시냅스 신경과학 최근 연구동향
김규태 (인하대학교 의과학연구소)
시냅스는 뇌 기능 수행을 위한 신경회로의 기본 단위이며, 다양한 신경에서 발생되는 신경정보는 시냅스를 통해 단일 신경에서 연결된 다른 신경으로 전달된다. 따라서, 시냅스에서 야기되는 문제는 뇌 기능에 직간접적인 영향을 주고, 이는 결국 다양한 병리적인 문제를 야기한다. 현재까지 알려진 시냅스 관련 기전에 따르면, 시냅스 사이에서 이루어지는 주요 신경전달물질인 관련 단백질들의 전달 이외에도 시냅스의 형성, 소멸, 가소성에 관여하는 단백질들의 역할이 시냅스 기능에 있어 매우 중요한 것으로 알려져 있다. 이러한 연구결과들을 기반으로 최근 연구들은 뇌 질환의 원인 및 증상들의 근원을 시냅스에서 찾고 있다. 특히, 질환을 일으키는 위험 단백질들이 시냅스상에서 공통의 세포 경로를 통해 결합이 이루어지는 점에 주목하고, 시냅스에서 발생하는 문제가 질환으로 연결되는 인과관계를 밝히는 연구를 수행하고 있다. 관련 연구들은 시냅스 기능을 이해하는 기전 연구는 물론이며, 다양한 뇌 질환의 치료를 위한 약물과 치료방법의 개발에 응용될 결과들을 도출할 것으로 기대된다. 이에 본 보고서는 현재까지 밝혀진 시냅스의 기전과 뇌 질환 관련 시냅스 연구들의 결과들을 살펴봄으로써 시냅스 연구의 향후 연구동향에 대한 이해를 높이고자 한다.
2022.06.10 | 조회수 2,247 | 추천 0
재생의학분야에서의 세포 치료제 활용
한형진 (가톨릭관동대학교 국제성모병원 피부과학교실)
최근 수십 년 동안, 줄기 세포 (stem cells)의 치료적인 잠재력(therapeutic potential)에 대한 연구는 큰 진전이 있었다. 그 줄기 세포 중에서도 중간엽 줄기세포(mesenchymal stem cells, MSC)가 상당한 관심을 끌며 재생 의학 분야에서 매우 유망한 도구임이 입증되고 있다. MSC는 골수(bone marrow), 지방 조직(adipose tissue), 탯줄(umbilical cord) 등을 포함한 다양한 해부학적 부위에서 추출이 가능하다. MSC에 대한 분리, 배양 및 확장 기법의 발전은 여러 만성 난치성 질환에서 MSC의 본격적인 적용으로 이어지게 되었으며 특히 장기 이식 기술(organ transplantation)의 비약적인 발전에 맞물려 관련 분야 연구자들의 주목을 끌게 되었다. 조직 손상의 치료와 관련하여 MSC는 세포의 재생을 지원하는, 몇 가지 특별한 치료적 기능을 나타낼 수 있다. 이러한 효과의 기초가 되는 프로세스에는 MSC의 이동성 및 면역 조절 기능이 포함된다. MSC의 최종 분화와 생물학적인 행동은 MSC를 둘러싸고 있는 미세 환경에 의해 조절되며, 이는 결과적으로 MSC가 가지는 조직 재생 능력에 영향을 미치게 된다. 본 동향리포트에서는 조직 복구 또는 재생 중 MSC의 특성과 역할에 관한 내용을 살펴보고자 한다. 이 과정에서 국소 미세환경(local microenvironment), 특히 면역학적 신호의 영향뿐만 아니라 이러한 치료적 효과의 근간을 이루는 메커니즘에 대해 간단히 소개할 예정이다. 중요한 것은 조직 손상 시 MSC와 국소 조절 인자와 면역세포의 상호 작용과 조절 과정에 대해 독자분들에게 설명드리고자 한다. 또한 이 치유 과정에서 EV (extracellular vesicles)의 역할을 포함하여 기타 분자 경로의 결정적인 역할 또한 조명할 예정이다. 마지막으로 COVID-19 환자 치료 과정에서 MSC와 MSC에서 유래한 EV의 치료 가능성에 대해서도 논의한다. 전체적으로, 본 동향리포트는 새로운 면역 조절 전략의 일환으로, MSC 기반 치료법에 대한 독자분들의 개괄적인 이해를 돕는 것이 그 목적인 것이다.
2022.05.27 | 조회수 2,177 | 추천 1
 
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