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새로운 가상세포 모델링 언어 MFAML 개발
KAIST(총장 로버트 러플린)는 생명화학공학과 이상엽 교수(李相燁, 41, LG화학 석좌교수, 생물정보연구센터 소장)가 이끄는 생물정보연구센터 연구팀이 가상세포 모델의 새로운 국제표준어를 개발하는데 성공, 일반에 공개한다고 24일 밝혔다.
1. 개발 배경
현재까지 국내는 물론 전 세계 생명 과학 분야 기업이나 연구 기관들은 연구 결과로부터 얻어진 생물 정보 데이터를 각기 다른 독자적인 포맷으로 저장해 왔다. 또한 생명 과학 연구에 필요한 분석 도구들도 역시 각자의 언어와 환경을 기반으로 개발된 것이 현실이다.
단순한 서열 분석뿐만 아니라 세포내부 대사물질의 흐름 분석과 같은 복잡한 연구를 위해서는 다양한 형태의 데이터와 정보를 얻고, 이를 여러 가지 분석 도구를 통해 입력 데이터로 넣어서 처리하게 된다. 이때 필요한 데이터와 정보에 쉽게 접근하여 분석하기 위해서는 데이터 포맷의 표준화가 시급하다. 또한 기 개발된 다양한 시스템과 분석 도구들을 연구 목적에 맞게 적절히 결합하여 사용하기 위해서는 각 시스템과 분석 도구간의 상호 운용성 확보가 매우 중요하다.
2. 개발 현황
이처럼 전 세계적으로 다양한 생물 정보 데이터 처리를 위해 국제 표준화가 급속히 진행되는 시점에서 KAIST 이상엽 교수팀은 과학기술부 시스템생물학 연구개발 사업의 일환으로 가상세포 모델의 새로운 국제표준어인 MFAML 개발에 성공, 일반에 공개하게 된 것이다.
李 교수팀은 XML이 지니는 이식성, 재사용성, 확장성, 효율적인 데이터 교환 등의 이점을 활용하여 가상세포 모델을 구조적으로 표현할 수 있는 데이터 서식을 개발하였으며, 특히 가상세포의 다양한 유전학적 또는 환경적 실험조건과 분석결과를 표준화하여 누구나 쉽게 정보를 공유할 수 있고, 다른 분석 환경에서 손쉽게 이용 가능하도록 하였다.
KAIST 생물정보연구센터의 윤홍석 연구원은 “MFAML을 통해 전 세계에 퍼져있는 바이오 정보의 효율적인 활용이 기대되며 정보의 표준화를 통한 기술적, 경제적 이득을 얻을 수 있을 것이다. 또한, 함께 제공되는 라이브러리를 통해 손쉽게 이를 구현 가능하도록 하였다”고 설명했다.
3. 개발성과 및 향후계획
李 교수팀은 기존에 전세계에 공개한 가상세포 초기 모델 프로그램인 메타플럭스넷의 개발과 통합 데이터베이스 시스템인 바이오실리코 구축과 더불어 이번 개발성과를 통해 가상세포 개발에 한 발짝 더 나아가게 되었다. 李 교수는 “기존의 개발한 메타플럭스넷이나 바이오실리코의 경우는 각각의 개별 시스템으로 운용되어 왔으나 이번에 수행한 연구를 통해 각각의 시스템을 하나로 묶을 수 있는 기반을 가지게 되었다. 앞으로도 지속적인 연구와 업그레이드를 통해 다양한 가상세포 모델을 제공하도록 하며, 전 세계의 정보 교환의 기초 도구로 활용될 수 있도록 노력 하겠다”고 밝혔다.
현재 MFAML에 대한 관련 정보는 홈페이지(http://mbel.kaist.ac.kr/mfaml)에서 무료로 다운로드 받을 수 있다.
KAIST 생물정보연구센터의 이동엽 박사는 “조만간 다양한 가상 세포 시뮬레이션이 가능한 획기적인 통합 환경을 제공하게 될 것"이라고 말했다.
한편, 이 연구 성과는 생물정보학 분야 저명 학술지인 英國 옥스퍼드대학출판사가 발간하는 바이오인포메틱스(Bioinformatics)誌에 게재 승인되어 온라인상에 공개되었다. 본 MFAML 관련 개발된 표준화 기술은 대사공학과 연결시켜 현재 국내외 특허 출원중이다.
<용어 설명>
① XML(eXtensible Markup Language) : 주고받는 데이터의 포맷을 표준화해서 데이터 교환을 용이하게 하기 위해 생겨난 정보교환 기술로 인터넷 웹상의 데이터와 각종 문서에 대한 일관된 표준이다.
② MFAML(Metabolic Flux Analysis Markup Language) : 주고받는 데이터의 포맷을 표준화해서 데이터 교환을 용이하게 하기 위해 생겨난 정보교환 기술인 XML을 이용하여 생체 대사흐름을 쉽게 분석할 수 있도록 만들어진 일종의 가상세포모델 표준언어
2005.05.25
조회수 19205
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초고감도 나노바이오센서 원천기술 개발
KAIST 바이오시스템학과 박제균(朴濟均, 42) 교수팀이 나노자성입자를 이용 단백질, DNA 등의 생체분자(生體分子)를 초고감도로 검출할 수 있는 바이오센서 기술 개발에 성공했다.
이 기술은 나노(10억분의 일)그램 이하 수준으로 존재하는 극미량 물질을 검출할 수 있는 새로운 센서기술로 특정 자기장(磁氣場)하에서 생체분자의 정량적 및 고감도 분석이 가능하다.
황사 알레르기 등 많은 질환의 표지가 되는 생체분자들은 일반적으로 극미량 만으로도 인체에 심각한 영향을 미치기 때문에 이를 검출할 수 있는 센서기술은 차세대 나노바이오기술의 핵심분야에 속한다.
기존의 바이오센서 기술은 극미량 검출에는 본질적인 한계가 있는데 이번에 개발된 나노입자를 이용한 극미량 검출기술은 그러한 한계를 뛰어넘은 새로운 원천기술로서 향후 바이오센서, 랩온어칩(Lab on a chip, 손톱만한 크기의 칩으로 실험실에서 할 수 있는 연구를 수행할 수 있도록 만든 장치)개발 등에 크게 기여할 것으로 보인다.
이 연구결과는 최근 나노바이오분야의 세계적인 학술지인“랩온어칩”誌 인터넷 판에 발표되었고, 관련기술은 현재 특허 출원중에 있다.
2005.05.20
조회수 19122
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솔-젤 응용기술연, AT&S사와 PCB 제작기술 공동개발 협약
KAIST, 오스트리아 AT&S사와 PCB 제작기술 공동개발 협약 국내 대학에서 개발한 소재를 선진 외국회사가 원천기술로 인정
KAIST 솔-젤 응용기술연구센터(센터장 배병수 裵秉水 신소재공학과 교수, 43)는 유럽 최대 PCB(Printed Circuit Board, 인쇄회로기판) 생산업체인 오스트리아의 AT&S사와 차세대 광배선(光配線) PCB 제작기술을 공동 개발키로 했다.
지난달 말일, 裵 교수는 오스트리아 AT&S사를 방문, AT&S사의 민지트 생산담당 부사장, 라이싱 연구개발담당 부사장이 참석한 가운데 협약 조인식을 가졌다. AT&S사는 현재 세계 3위의 핸드폰 PCB 생산업체로 유럽 핸드폰 PCB의 40%, 전세계 핸드폰 PCB의 15%를 공급하고 있으며, 오스트리아 이외에 인도와 중국에 생산공장을 갖고 있는 세계적인 PCB 전문업체이다.
AT&S사는 KAIST에서 개발된 포토 하이브리머 재료를 사용, 레이저 조사에 의해 직접 광배선 회로를 인쇄하는 기술을 개발하여 광배선 PCB생산에 적용하게 된다.
AT&S사는 지난 2년간 포토 하이브리머를 포함한 전세계의 가능한 여러 재료를 시험하여 포토 하이브리머를 가장 우수한 소재로 인정하여 차세대 광배선 재료로 사용하기로 결정하여 이번 공동개발 협약을 하게 되었다. KAIST는 현재 이와 관련한 원천 특허를 보유하고 있으며, AT&S사는 공동개발에 필요한 연구비를 지원하게 되며, 공동개발 후에 KAIST로부터 기술 실시를 하고, 재료는 국내에서 생산하여 공급할 계획이다.
컴퓨터를 포함한 전자제품들이 처리해야 하는 데이터의 양은 많아지고 연산속도는 점점 증가되고 있다. 이에 따라 기판상에 집적되는 고속 칩의 수도 증가되면서 기존의 전기배선으로는 고속 PCB를 구현하는데 한계가 있다. 차세대 PCB의 회로는 전기를 대신, 고속 및 대용량 전송이 가능하고 손실이 적으며 전자파장애와 열방출이 없는 빛으로 신호가 전송되는 광배선 회로로 전환될 전망이다.
KAIST 솔-젤 응용기술연구센터는 "나노 하이브리드 재료"라는 원천기술을 보유하고 있으며, 이 기술을 하이브리머라고 이름 짓고 이를 광소자와 디스플레이 등에 적용하는 기술들을 개발하고 있다. 하이브리머 재료는 기존에 사용되는 외국 선진회사들의 광소재와 비교한다면, 두꺼운 막 제조가 용이하고, 광특성이 우수하며, 고온에서 잘 견디고, 값싸게 생산공정에 적용될 수 있다. 따라서 광소자와 디스플레이는 물론 전자회로 제작에 실용될 수 있는 우수한 광소재로서 2004년 대한민국 기술대상을 수상한 기술이다.
특히 포토 하이브리머로 명칭된 광민감성 소재는 단순한 광조사만으로 광배선 회로가 저절로 인쇄되는 새로운 기술 소재이다. 이는 기존의 광배선 회로 제작에 필요한 많은 단계의 공정을 생략할 수 있어, 값싸고 쉽게 광배선 회로가 인쇄되는 획기적 신기술로 미국의 대표적인 광기술 잡지인 "포토닉 스펙트라"지 2월호에 소개됐다.
이번 공동개발 협약의 의미에 대해서 裵 교수는 국내 대학에서 개발한 소재를 선진 외국회사가 원천기술로 인정, 직접 자사의 차세대 기술에 사용하게 되었다며, 첨단 제품에 사용되는 주요 소재를 주로 외국에서 수입하는 국내 현실에 비추어 매우 뜻깊은 일이다라고 밝혔다.
2005.04.12
조회수 21677
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솔-젤 응용기술연, AT&S사와 PCB 제작기술 공동개발 협약
KAIST 솔-젤 응용기술연구센터(센터장 배병수 裵秉水 신소재공학과 교수, 43)는 유럽 최대 PCB(Printed Circuit Board, 인쇄회로기판) 생산업체인 오스트리아의 AT&S사와 차세대 광배선(光配線) PCB 제작기술을 공동 개발키로 했다.
지난달 말일, 裵 교수는 오스트리아 AT&S사를 방문, AT&S사의 민지트 생산담당 부사장, 라이싱 연구개발담당 부사장이 참석한 가운데 협약 조인식을 가졌다. AT&S사는 현재 세계 3위의 핸드폰 PCB 생산업체로 유럽 핸드폰 PCB의 40%, 전세계 핸드폰 PCB의 15%를 공급하고 있으며, 오스트리아 이외에 인도와 중국에 생산공장을 갖고 있는 세계적인 PCB 전문업체이다.
AT&S사는 KAIST에서 개발된 포토 하이브리머 재료를 사용, 레이저 조사에 의해 직접 광배선 회로를 인쇄하는 기술을 개발하여 광배선 PCB생산에 적용하게 된다.
AT&S사는 지난 2년간 포토 하이브리머를 포함한 전세계의 가능한 여러 재료를 시험하여 포토 하이브리머를 가장 우수한 소재로 인정하여 차세대 광배선 재료로 사용하기로 결정하여 이번 공동개발 협약을 하게 되었다. KAIST는 현재 이와 관련한 원천 특허를 보유하고 있으며, AT&S사는 공동개발에 필요한 연구비를 지원하게 되며, 공동개발 후에 KAIST로부터 기술 실시를 하고, 재료는 국내에서 생산하여 공급할 계획이다.
컴퓨터를 포함한 전자제품들이 처리해야 하는 데이터의 양은 많아지고 연산속도는 점점 증가되고 있다. 이에 따라 기판상에 집적되는 고속 칩의 수도 증가되면서 기존의 전기배선으로는 고속 PCB를 구현하는데 한계가 있다. 차세대 PCB의 회로는 전기를 대신, 고속 및 대용량 전송이 가능하고 손실이 적으며 전자파장애와 열방출이 없는 빛으로 신호가 전송되는 광배선 회로로 전환될 전망이다.
KAIST 솔-젤 응용기술연구센터는 "나노 하이브리드 재료"라는 원천기술을 보유하고 있으며,
이 기술을 하이브리머라고 이름 짓고 이를 광소자와 디스플레이 등에 적용하는 기술들을 개발하고 있다. 하이브리머 재료는 기존에 사용되는 외국 선진회사들의 광소재와 비교한다면, 두꺼운 막 제조가 용이하고, 광특성이 우수하며, 고온에서 잘 견디고, 값싸게 생산공정에 적용될 수 있다. 따라서 광소자와 디스플레이는 물론 전자회로 제작에 실용될 수 있는 우수한 광소재로서 2004년 대한민국 기술대상을 수상한 기술이다.
특히 포토 하이브리머로 명칭된 광민감성 소재는 단순한 광조사만으로 광배선 회로가 저절로 인쇄되는 새로운 기술 소재이다. 이는 기존의 광배선 회로 제작에 필요한 많은 단계의 공정을 생략할 수 있어, 값싸고 쉽게 광배선 회로가 인쇄되는 획기적 신기술로 미국의 대표적인 광기술 잡지인 "포토닉 스펙트라"지 2월호에 소개됐다.
이번 공동개발 협약의 의미에 대해서 裵 교수는 국내 대학에서 개발한 소재를 선진 외국회사가 원천기술로 인정, 직접 자사의 차세대 기술에 사용하게 되었다며, 첨단 제품에 사용되는 주요 소재를 주로 외국에서 수입하는 국내 현실에 비추어 매우 뜻깊은 일이다라고 밝혔다.
2005.04.12
조회수 16894
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뇌신경 보호유전자 세계 첫 발견
KAIST 생명과학과 김재섭 교수(43세)팀은 지나친 자극으로부터 신경세포를 보호하는 유전자를 세계 최초로 발견하고, 이 유전자를 열병을 뜻하는 파이렉시아(Pyrexia)라고 명명했다.
이 유전자는 채널 단백질을 만들며, 이 채널은 섭씨 39도 이상의 고온에 의해 작동된다. 특히 이제까지 온도에 의해 작동되는 채널 단백질들은 여러 종류 발견되었으나, 자극으로부터 신경을 보호하는 채널은 파이렉시아가 처음이다. 이 유전자는 신경세포가 고온에 대해 과민하게 흥분하여 스트레스성 반응을 보이고 이로 인해 기능이 손상되는 것을 방지한다.
또한 이 유전자의 기능이 약화되면 섭씨 40도 고온에서 수분 내에 신경기능이 마비되지만, 이 유전자의 기능이 강화되면 이러한 고온에서도 신경세포의 기능이 손상되지 않고 정상적으로 작동한다.
KAIST 김재섭 교수는 "파이렉시아 채널을 인위적으로 작동시키는 약(화합물)을 개발할 경우, 상습적 마약 복용 등으로 신경이 과도하게 자극되어 뇌기능이 손상되는 것을 방지할 수 있는 획기적인 길이 열릴 것이다"라고 말하면서 "이번 연구 결과는 독감을 비롯한 각종 열병에 의해 의식을 잃거나 뇌기능이 영구하게 손상되는 것도 방지할 수 있는 길을 열었다"며 그 의미를 밝혔다.
한편, 이 연구 결과는 미국에 국제특허 출원되었으며, 세계 최고의 유전학 및 인간질병 유전자 권위지인 네이처 제네틱스 (Nature Genetics) 3월호에 논문으로 계제될 예정이다. 또한 네이처 제네틱스는 이 발견의 중요성을 감안하여 이 논문을 1월 31일자로 인터넷 (http://www.nature.com/ng/)에 먼저 공개했다.
이 유전자는 KAIST 생명과학과와 제넥셀(주)가 공동으로 2003년에 완성한 세계 최초의 형질전환초파리 게놈검색시스템을 활용하여 발굴되었으며, KAIST 생명과학과와 제넥셀(주)는 "형질전환초파리 게놈검색시스템"을 활용하여 파이렉시아 이외에도 여러 종류의 인간질병 및 신경관련 유전자를 발굴하여 연구에 박차를 가하고 있다.
2005.01.31
조회수 18370
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김승우 교수 - 정진기언론문화상 장려상 수상
과학기술연구부문 장려상 수상, 대상에는 서울대 황우석 교수 등이 수상
기계공학과 김승우 교수가 제22회 정진기 언론문화상 과학기술연구부문 장려상을 수상하였다. 김승우 교수는 반도체, 통신부품, LCD 디스플레이를 포함한 마이크로 일렉트로닉스 부품의 설계와 생산에 필요한 미세형상 3차원 측정기술을 개발한 공로를 인정받았다.
김승우 교수는 지난 십 수년간 반도체, 통신부품, LCD 디스플레이를 포함한 마이크로 일렉트로닉스 부품의 설계 및 생산에 필수적으로 요구되는 미세형상 삼차원 측정기술에 매진하여 새로운 우수한 측정기술을 개발함으로써 국내외적으로 뛰어난 연구성과를 보였다. 이와 더불어 개발된 핵심기술을 국내산업에 보급하기 위해 산학협동을 통해 관련 측정기술들을 상용화 함으로써 국내 측정기 산업 및 마이크로 일렉트로닉스 산업의 국제 경쟁력 제고에 큰 역할을 하였다.
또한 최근에는 국내에서 독자적으로 개발한 관련 기술을 세계적인 측정기기 회사인 ZYGO(주)에 기술이전계약을 함으로써 국내기술의 우수성을 입증하였을 뿐만 아니라 향후 국내기술 수출의 전기를 마련하였다. 그리고 향후 국내 정밀측정산업을 이끌어갈 우수한 석박사 인력을 양성함에 많은 공헌을 포함하여 관련 공학분야에서의 업적이 지대하다.
공적 내용
마이크로 일렉트로닉스 부품의 미세형상 삼차원 측정기술 개발 및 상용화
백색광주사간섭계 및 모아레의 새로운 미세 삼차원측정 원리를 이용하여 반도체, 통신부품, LCD 디스플레이를 포함한 마이크로 일렉트로닉스 부품의 미세형상 삼차원 측정기술을 1992년 이래 국내외적으로 선도적으로 연구하였으며, 국내외 저널에 24편의 논문을 발표하였고 11건의 국내외 특허를 출원하였음.
상기의 기반기술을 바탕으로 산학협동을 통하여 국내 최초의 측정 정밀도 0.1 nm의 광학식 미세형상 측정기(1997년), 세계 최초의 이중파장 모아레를 이용한 광학식 삼차원 형상 측정기(1998년), 납형상 삼차원 측정기(2001년), 반도체 최종 외관 검사기(2003년) 등을 국내기업을 통하여 상용화하여 국내 측정산업 및 마이크로 일렉트로닉스 산업의 기반 조성에 기여하였음.
국내에서 독자적으로 개발하고 출원한 백색광주사간섭계를 이용한 박막측정기술 관련 특허(US6,545,763B1)를 세계적인 전자측정기기 회사인 미국의 ZYGO㈜사에 기술이전 계약을 성사시킴으로써 국내기술의 우수성을 세계적으로 과시하였으며 본격적인 국내기술 수출의 전기를 마련하였음.
2004.07.21
조회수 18078
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고규영교수팀 - 건강한 혈관생성단백질 개발
건강한 혈관을 만들고 혈관 내피세포의 손상을 막아주는 단백질이 국내 연구진에 의해 최초로 개발돼 심장병과 뇌중풍 치료에 획기적인 길이 열렸다. KAIST 생명과학과 고규영(高圭永·47) 교수는 13일 세계 최초로 ‘COMP-Ang1’이라는 혈관생성 및 혈관 내피세포 보호 단백질을 조정현 박사와 함께 만들었다고 밝혔다. 이 단백질은 기존 혈관생성물질과 달리 건강하고 염증 없는 혈관을 생성한다고 고 교수는 설명했다. 혈관이 막혀 산소와 영양분의 공급이 차단돼 생기는 심장 허혈증, 심근경색, 뇌중풍 등 허혈성 심장 및 뇌질환 환자에게 건강하고 염증 없는 혈관을 생성시킴으로써 근본적인 치료에 도움을 준다는 것. 이번 연구결과는 그 우수성과 중요성을 인정받아 세계적 학술지인 미국 ‘국립학술원학회지(PNAS)’ 4월호에 이례적으로 2편의 논문으로 나뉘어 게재될 예정이며 국제특허도 출원 중이다.
2004.04.22
조회수 17880
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이상엽 교수, LG화학 석좌교수로 위촉
KAIST 이상엽 교수(생명화학공학과)가 LG화학의 석좌교수로 위촉되었다. 이 교수는 유전병 진단 DNA칩 개발, 미생물 대사설계 기술 개발 등 생명화학공학 분야에서 탁월한 연구성과를 거둔 세계 최고의 석학으로, 대한민국 특허기술대상, 과학기술포장 등을 수상했으며, "2002 세계경제포럼"에서 아시아 차세대 리더 및 기술혁신 공로자로 선정되기도 했다.
KAIST와 LG화학은 이날 KAIST 홍릉캠퍼스 국제회의장에서 홍창선 KAIST 총장, 성재갑 LG화학 회장, 노기호 LG화학 사장 등 양측 관계자들이 참석한 가운데 이상엽 교수의 석좌교수 협약식을 가졌다.
2004.04.22
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