%ea%b3%bc%ed%95%99%ea%b3%bc
-
콧속에 뿌렸더니 호흡기 바이러스 잡았다
독감이나 코로나19처럼 종류가 다양하고 변이가 빠른 호흡기 바이러스는 백신만으로 완벽히 막기 어렵다. 우리 대학 연구팀이 이 문제를 해결하기 위해 기존 인터페론-람다 치료제가 지녔던 ‘열에 약하고 코 점막에서 금방 사라지는’ 한계를 AI 기술로 극복한 비강(콧속) 투여형 항바이러스 플랫폼을 개발하는데 성공했다.
우리 대학은 생명과학과 김호민 교수, 정현정 교수, 의과학대학원 오지은 교수 공동 연구팀이 AI로 인터페론-람다 단백질을 안정적으로 재설계하고, 이를 비강 점막에 잘 확산하고, 오래 머물게 하는 전달 기술과 결합해 다양한 호흡기 바이러스를 범용적으로 예방할 수 있는 기술을 구현했다고 15일 밝혔다.
인터페론-람다(IFN-λ)는 우리 몸이 바이러스 감염을 막기 위해 스스로 만드는 선천면역 단백질로, 감기·독감·코로나19와 같은 호흡기 바이러스 차단에서 중요한 역할을 한다. 하지만 이를 치료제로 만들어 비강에 투여할 경우 열·분해효소·점액·섬모운동에 취약해 실제 효능이 제한되는 문제가 있었다.
연구팀은 AI 단백질 설계 기술을 이용해 인터페론-람다의 구조적 약점을 정밀하게 보완했다.
먼저, 단백질의 헐거운 루프(loop) 구조로 흔들리던 부분을 단단한 스프링처럼 고정되는 나선형(helix) 구조로 바꿔 안정성을 크게 높였다.
또한 단백질끼리 서로 달라붙어 덩어리(뭉침)가 생기는 문제를 막기 위해 표면을 물과 잘 섞이도록 설계하는‘표면 엔지니어링’을 적용했고, 단백질 표면의 당사슬(glycan) 구조를 추가하는‘글라이코엔지니어링(glycoengineering)’을 도입해 단백질을 한층 튼튼하고 안정하게 재설계했다.
그 결과 새롭게 제작된 인터페론-람다는 50℃에서 2주를 버틸 만큼 안정성이 대폭 향상되었으며, 끈적한 비강 점막에서도 빠르게 확산 되는 특성을 보였다.
연구팀은 여기에 단백질을 ‘나노리포좀(nanoliposome)’이라는 미세 캡슐에 담아 보호하고, 그 표면을 ‘저분자 키토산(chitosan)’으로 코팅해 코 점막에 오래 붙어 있도록 점막 부착력(mucoadhesion)을 크게 강화했다.
이 전달 플랫폼을 인플루엔자 감염 동물 모델에 적용한 결과, 콧속 바이러스가 85% 이상 감소하는 강력한 억제 효과가 확인됐다.
이 기술은 간단히 코에 뿌리는 것만으로 바이러스 감염을 초기에 차단할 수 있는 점막 면역 플랫폼으로, 계절성 독감은 물론 예기치 못한 신·변종 바이러스에도 신속히 대응할 새로운 치료 전략으로 기대된다.
김호민 교수는 “AI 기반 단백질 설계와 점막 전달기술로 기존 인터페론-람다 치료제의 안정성과 체류 시간 한계를 동시에 극복했다”며 “고온에서도 안정적이고 점막에 오래 머무르는 이번 플랫폼은 엄격한 냉장 유통시스템(콜드체인) 인프라가 부족한 개발도상국에서도 활용 가능한 혁신 기술로, 다양한 치료제·백신 개발로의 확장성이 크다. 또한 AI 단백질 설계부터 약물 전달 최적화, 감염 모델을 통한 면역 평가까지 다학제 융합 연구가 만들어낸 의미 있는 성과”라고 밝혔다.
이번 연구에는 KAIST 이노코어(InnoCORE) AI-혁신신약연구단 윤정원 박사, 생명과학과 양승주 박사, 의과학대학원 권재혁 박사과정 학생이 공동 제 1저자로 참여했으며, 연구 결과는 저명 국제 학술지 `어드밴스드 사이언스(Advanced Science, 11월 20일)'와‘바이오머터리얼즈 리서치(Biomaterials Research, 11월 21일)’에 연달아 게재됐다.
※ 논문명 : Computational Design and Glycoengineering of Interferon-Lambda for Nasal Prophylaxis against Respiratory Viruses, Advanced Science, DOI: 10.1002/advs.202506764
※ 논문명 : Intranasal Nanoliposomes Delivering Interferon Lambda with Enhanced Mucosal Retention as an Antiviral, Biomaterials Research, DOI: 10.34133/bmr.0287
한편 이번 연구는 KAIST 이노코어 프로그램(InnoCORE, AI-혁신신약연구단), 한국연구재단(NRF) 중견연구자지원사업 및 바이오의료기술개발사업, 한국 보건 산업진흥원(KHIDI) 보건의료기술연구개발사업, KAIST 대규모 융합연구소 운영사업, 기초과학연구원(IBS)의 지원을 받아 수행되었다.
2025.12.15 조회수 1500 -
'호모 사피엔스' 저자 조지프 헨릭 교수 KAIST서 특별강연 개최
우리 대학은 명상과학연구소와 뇌인지과학과가 세계적인 문화진화 학자인 조지프 헨릭(Joseph Henrich) 하버드대학교 교수를 초청해 특별강연을 개최한다고 19일 발표했다. 강연은 오는 22일 KAIST 본원 메타융합관 1층 컨퍼런스룸에서 열리며, 재단법인 지관의 후원으로 무료로 진행된다. 일반인을 포함해 누구나 참석할 수 있다.
헨릭 교수는 하버드대 인간진화생물학과 교수이자 문화와 협력 진화 연구의 세계적 권위자로, 15개국 소규모 사회 비교연구를 통해 인간 협력 행동의 기원을 규명한 공로를 인정받아 2024년 아담 스미스 300주년 기념상인 팬뮤어 하우스상(Panmure House Prize)*과 2022년 하이에크 도서상(Hayek Book Prize)을 수상했다.
* 팬뮤어 하우스 상: 아담 스미스가 살던 건물로, 그의 학문적 업적을 기려 제정된 학술상
대표 저서인 「위어드(The WEIRDest People in the World)」와 「호모 사피엔스(The Secret of Our Success)」는 인간 사회의 형성과 발달을 문화 진화의 관점에서 새롭게 해석하며 학계와 대중 모두에게 큰 반향을 일으켰다.
‘위어드’는 인간의 사고와 행동은 보편적 진리라기 보다 특정 문화적 환경의 산물임을 강조했으며, ‘호모 사피엔스’는 인류가 언어나 도구, 제도와 같은 문화적 산물을 통해 어떻게 다른 동물과 차별화된 성공을 거둘 수 있었는지에 대한 새로운 관점을 제시했다.
이번 강연은 학술세미나와 대중강연 두 세션으로 나뉘어 진행된다. 오전 10시부터 11시 30분까지 열리는 학술세미나는 “문화진화심리학 친족관계와 현대 심리적 차이의 역사적 기원”를 주제로 영어로 진행되며, 관련 전공 연구자와 대학원생, 학부생을 대상으로 한다.
이어 오후 3시부터 5시까지는 “집단적 두뇌: 창의성의 사회적·문화적 기원”를 주제로 대중강연이 열린다. 정재승 KAIST 뇌인지과학과 교수가 모더레이터를 맡고 동시통역이 제공된다.
강연에서는 혁신과 창의성이 다양한 사람들이 네트워크를 통해 아이디어를 교환하며 만들어내는 집단 지성의 산물이라는 점, 인구집단의 혁신 속도가 공동체 규모·사회적 연결성·인지적 다양성이라는 핵심 요인에 의해 결정된다는 점, 그리고 이러한 원리가 문화심리학·이민·도시화·제도 등 다양한 사회적 맥락에서 어떻게 혁신을 설명하는지 다뤄질 예정이다. 또한 「호모 사피엔스」 저자와의 대화 시간도 마련된다.
헨릭 교수는 이번 강연에 대해 “인류의 진화에서 문화는 단순한 배경이 아니라 인간을 인간답게 만든 핵심 동력이다. 이번 강연을 통해 우리가 어떻게 서로 배우고 협력하며 지식과 제도를 발전시켜 왔는지를 함께 나누고 싶다. 특히 한국 사회의 교육열과 학습 문화가 지닌 진화적 의미에 대해서도 청중과 깊이 있는 대화를 나눌 수 있기를 기대한다”라고 밝혔다.
정재승 KAIST 뇌인지과학과 교수는 “이번 강연은 인간의 마음과 뇌가 어떻게 문화와 상호작용하며 진화해왔는지를 탐구하기 위해 마련됐다”며 “명상과학과 뇌인지과학의 융합적 관점에서 세계적 석학의 통찰을 직접 들을 수 있는 소중한 기회가 될 것”이라고 말했다.
참가 신청은 링크(https://forms.gle/7TW9FAKv1qgA3dBBA) 또는 포스터의 QR코드를 통해 가능하며, 문의는 KAIST 명상과학연구소(042-350-1361)로 하면 된다.
2025.09.19 조회수 1764 -
뇌인지과학과와 협업 명상과학연구소 증축 개관
우리 대학은 대전 본원 창의학습관에서 ‘KAIST 명상과학연구소(소장 김완두)’의 증축 개관식을 1월 3일(금)에 개최한다고 2일 밝혔다.
명상과학연구소는 2018년 ‘인류의 행복과 번영을 위한 명상과 과학의 융복합 연구’라는 미션을 기반으로 설립한 연구소로, 2022년 신설된 뇌인지과학과와 연구 협력을 통해 명상의 신경과학적 연구를 확대하고 명상과학을 이끌어나갈 공감형 교육자를 양성하는데 주력하고 있다.
재단법인 플라톤 아카데미에서 지원하여 설립된 명상과학연구소는 (주)SK디스커버리에서 연구소 공간 위해 기부금을 출현하여 증축하게 되었다.
보다 심화된 연구와 교육 프로그램 구축을 위해 창의학습관 5층에 확장된 형태의 연구소를 완공하고, ▲최첨단 연구 장비 ▲명상과학 실험실 ▲VR/XR 기반 명상 체험실 ▲대형 디지털 아트 명상홀 ▲개인 명상홀 등을 구축했다.
특히 ▲뇌-컴퓨터 인터페이스 기술 ▲명상 웨어러블 디바이스 ▲메타버스 명상 환경 구축 등 첨단 과학기술을 활용한 새로운 형태의 차세대 명상 연구를 수행할 계획이다.
1월 3일(금) 오전 개최하는 개관식에는 플라톤 아카데미 재단 최창원 이사장, 마인드랩 대표 조성택 교수, 보성그룹 이병철 부사장, 이광형 총장 등 내·외빈 관계자가 참석한다.
개관식은 최근 제주항공 여객기 사고로 소중한 생명을 잃은 희생자들을 추모하는 국민 추모 묵념을 시작으로 하여 명상과학소장의 경과 보고, 정재승 교수의 강연 및 패널토론 등으로 진행될 예정이다.
증축된 연구소 시설 투어 후에는 뇌파 측정 참가자 선착순 50명을 대상으로‘록시드랩스 뇌파 기기*를 착용한 명상과학 실습’을 20분간 진행한다.
*록시드랩스 뇌파 기기: 우리 대학 창업기업인 (주)룩시드랩스에서 개발한 실시간 뇌파측정기로는 효율적이고 AI 빅데이터를 활용하여 명상과학 실습 가능 (룩시드랩스 홈페이지 : https://looxidlabs.com/)
개관식에서 김완두 명상과학소장은 ‘KAIST 명상과학연구소의 미션과 비전, 그리고 미래를 향한 도약’을 주제로 발표하고, 이유진 뇌인지과학과 석박사 통합 연구원 대표가 ‘명상과학 최신 연구 동향’을 발표한다.
이어 정재승 뇌인지과학과 교수, 박형동 뇌인지과학과 교수, 박지영 디지털인문사회과학부 교수진이‘명상과 뇌인지과학의 융합’을 주제로 패널토론과 질의응답 시간을 갖는다.
김완두 명상과학소장은 “이번 확장 개관을 통해서 구성원 뿐만 아니라 명상에 관심을 가진 일반인들에게도 뇌인지 과학 등 최첨단 과학기술을 접목한 명상 프로그램을 제공할 수 있고 앞으로도 명상과 과학의 융복합 연구에 매진하겠다”라고 전했다.
본 행사에 참석을 희망하는 구성원과 일반인은 초청장의 사전링크(https://kaistccs.github.io/opening_ceremony/)를 통해 신청할 수 있다. 관련 문의는 KAIST 명상과학연구소 (☎042-350-1361, rovely33@kaist.ac.kr)로 하면 된다.
2025.01.02 조회수 4081 -
수리과학과 강문진 교수, 4월 이달의 과학기술인상 수상
과학기술정보통신부(과기정통부)와 한국연구재단은 이달의 과학기술인상 4월 수상자로 우리 대학 수리과학과 강문진 교수를 선정했다고 5일(수) 밝혔다.
강 교수는 압축성 오일러 방정식의 충격파에 관한 문제를 1차원 공간에서 최초로 해결한 공로를 인정받았다. 구체적으로는 1차원 공간 위에서 약한 리만충격파는 물리적 교란에 의해 난류와 같은 불안정한 상태로 변하지 않고 안정적 형태로 지속될 수 있음을 이론적으로 밝혔다.
이 연구성과는 압축성 오일러 방정식의 초깃값 문제의 체계적인 연구 토대를 마련했다는 평가를 받았으며, 2021년 4월 수학분야 국제학술비 인벤시오네 마테마티케(Inventiones Mathematicae)에 게재됐다.
강 교수는 “충격파 안전성 연구는 초음속으로 움직이는 물체 형태나 추진체 등을 제작하는 이론적 근거로 활용될 수 있다”며 "맥스웰 방정식, 자기유체역학 방정식뿐 아니라 교통량이나 혈액 흐름, 에너지 재생 등 현상을 모형화하는 현대수학 편미분 방정식 연구에도 적용될 수 있을 것이다”라고 수상 소감을 밝혔다.
이달의 과학기술인상은 우수한 연구개발 성과로 과학기술 발전에 공헌한 사람을 매월 1명 선정하며, 수상자는 과기정통부 장관상과 상금 1천만원을 받는다.
2023.04.10 조회수 9025 -
㈜엔지노믹스, 생명과학과에 발전기금 24억 기부
㈜엔지노믹스(대표 서연수)가 24억 원의 발전기금을 우리 대학에 약정했다.
㈜엔지노믹스는 연구용 효소 개발 및 생산하는 바이오기업으로 2007년 설립됐다. 서연수 KAIST 생명과학과 교수가 최고기술경영자(CTO)를 역임한 뒤 지난해부터 대표를 맡고 있다. 발전재단 관계자는 "㈜엔지노믹스는 2015년부터 올해까지 우수한 박사학위논문을 발표한 학생들을 위한 장학금을 매년 기부해 온 기업"이라고 설명했다. 이어, "이번에는 ㈜엔지노믹스가 생명과학과와 향후 신약 개발을 위한 연구 협력을 추진하고 학과의 부족한 연구 공간을 증축하는 데 보탬이 되기 위해 거액의 발전기금을 쾌척했다"라고 전했다.이번 기부금은 생명과학과 건물 증축(가칭 바이오신약센터)기금으로 전액 사용된다. 2026년 상반기 준공 목표인 바이오신약센터는 교원 연구공간 및 학생 교육 공간 확보, 첨단 연구 장비 및 신약 연구시설 집적화, 행정·기술지원 시설 보강 등을 위해 건립을 추진 중이다.
14일 오전 KAIST 대전 본원 총장실에서 열린 발전기금 약정식에는 서연수 대표, 신용걸 연구소장, 김민정 이사 등 ㈜엔지노믹스 관계자들과 이광형 총장, 이균민 생명과학기술대학장, 이대엽 생명과학과 학과장 등 KAIST 관계자들이 참석했다.
이광형 총장은 "바이오신약센터는 신약 및 치료제 개발 연구로 우리 세대의 생존을 위협하는 다양한 문제를 해결하고 다음 세대에 인류의 난제 해결이라는 더 거대한 꿈을 심어줄 수 있는 교육과 연구의 공간이 될 것"이라고 말했다.
이어, 이 총장은 “차세대 생명과학을 실현하려는 움직임에 ㈜엔지노믹스의 발전기금을 값지고 귀하게 사용할 것"이라며 감사 인사를 전했다. 서연수 ㈜엔지노믹스 대표는 "㈜엔지노믹스는 새로운 신약 및 치료제를 개발해 미래 바이오 및 의료분야 난제를 극복하고 바이오메디컬 시대를 주도하겠다는 비전을 가지고 있다"라고 말했다. 이어, "이런 비전을 KAIST와 함께 이뤄가는 과정에서 생명과학과의 보다 큰 도약을 위한 작은 보탬이 되고자 교수로서의 정년을 앞두고 기부를 결정하게 되었다"라고 기부 소감을 밝혔다. 한편, ㈜엔지노믹스는 국내 최초로 유전자 가위 절단에 필요한 핵심 제한효소를 개발해 생산·판매하는 국내 유일의 기업이다. 지속 가능한 글로벌 단백질 바이오 기업으로 성장하여 최종적으로 치료용 효소 및 단백질 신약 개발을 목표로 하고 있다.
2022.10.14 조회수 8901 -
대규모 한국인 자폐증 가족 유전체 연구를 통한 새로운 자폐 유전변이 최초 발견
우리 대학 의과학대학원 이정호 교수와 바이오및뇌공학과 최정균 교수, 생명과학과 김은준 교수(IBS 시냅스뇌질환연구단장), 분당서울대병원 유희정 교수, KISTI 공동 연구팀이 아시아 최초로 대규모 한국인 자폐증 가족 코호트를 모집하고 전장 유전체 분석을 실시해 자폐증 유발 유전변이가 단백질을 암호화하지 않는 유전체 영역인 비-부호화 영역에서 발생할 수 있다는 사실을 규명했고, 이를 통해 자폐증 원인의 새로운 이해와 치료 전기를 마련했다고 19일 밝혔다.
이번 연구내용은 세계적 정신의학 학술지 ‘분자 정신의학(Molecular Psychiatry)’에 7월 15일 자에 게재됐다.
자폐증은 사회적 의사소통 결핍이나 이상, 반복적이거나 틀에 박힌 행동 문제가 유아 시절 시작돼 거의 평생 지속되는 뇌 신경 발달장애로, 질환 발생의 근본적인 원인에 대한 이해가 매우 부족하며, 공식적으로 인정된 치료 약제가 전무하다. 자폐증 원인에 대한 이해의 필요성은 대중들의 높은 관심을 통해서도 가늠해볼 수 있는데, 예를 들어 최근 세간의 이목이 집중된 드라마 ‘이상한 변호사 우영우’의 주인공이 자폐증을 앓고 있다.
연구진은 자폐증 유발 유전변이가 비-부호화 유전체 영역에서 발생한다는 사실을 발견했으며, 이를 세계 최초로 한국인 자폐증 샘플로 제작한 인간 줄기세포를 이용해 증명했다. 자폐증의 근본 원인을 규명한 획기적인 연구 결과로서, 기존 연구의 한계를 뛰어넘어 그간 유전체 분야의 난공불락으로 여겨졌던 비-부호화 영역에 초점을 맞춘 혁신적인 발상으로 자폐증 치료의 새로운 전기가 마련될 것으로 예상된다.
연구진은 IBS와 한국연구재단, 국가바이오빅데이터 사업단의 지원을 통해 2011년부터 현재 3,708명에 달하는 자폐 환자와 그 가족들로 구성된 대규모 한국인 코호트를 구축하고 유전체 분석을 진행하고 있으며, 이번 연구 결과는 813명의 전장 유전체 염기서열 분석을 바탕으로 이뤄졌다. (그림 1)
유전체 데이터의 98% 이상을 차지하고 있으나 그간 자폐증 유전체 연구에서 조명받지 못했던 비-부호화 영역을 집중적으로 규명하고자, 연구진은 3차원 공간상의 염색질 상호작용(three-dimensional chromatin interaction)이라는 새로운 분석 방식을 사용했으며 (그림 2), 비-부호화 영역에서 발생한 유전변이가 멀리 떨어져 있는 자폐 유전자의 기능에 심각한 이상을 초래할 수 있음을 증명했다. (그림 3)
특히, 본 코호트의 한국인 자폐증 가족으로부터 직접 인간 줄기세포를 제작해 태아기 신경세포를 재현했으며, 이러한 생애 초기 신경 발달단계에서 비-부호화 영역의 유전변이에 의해 최대 500,000 base-pair(유전체 거리 단위) 이상 떨어져 있는 유전자의 발현이 비정상적으로 낮아지거나 높아질 수 있음을 세계 최초로 증명했다 (그림 4)
이번 연구 성과는 자폐증 유발 유전변이가 단백질을 부호화하지 않는 비-부호화 영역에서 발생해, 멀리 떨어져 있는 유전자의 기능에 영향을 미침으로써 신경 발달단계 초기부터 질병 발병에 기여한다는 획기적인 자폐증 원인에 대한 발견이다. 연구팀은 그간 단백질을 부호화하는 영역에만 쏠려 있던 정신질환 연구 풍토 속에서, 비-부호화 영역을 규명하는 방향으로 전환해야 자폐증 치료의 비밀을 풀 수 있다는 새로운 접근법을 제시했다.
IBS 시냅스뇌질환연구단(김은준 교수팀 프로젝트 제안 및 개시), 서울의대 및 분당서울대병원(유희정교수팀 코호트 구축 및 임상 평가), KISTI(대용량 컴퓨팅 리소스 및 유전체 데이터 분석 파이프라인 제공), KAIST (이정호 교수팀, 최정균 교수팀 비-부호화 영역 유전변이 분석) 공동 연구팀이 통합된 유전체-임상 데이터에 대해 3차원 공간상의 염색질 상호작용 분석을 통해 비-부호화 영역에서 발생한 유전변이가 자폐증 발병에 기여함을 규명했다.
이는 순수 국내의 임상가와 기초과학자, 생물정보학 전문가의 융합연구로 이루어낸 성과이며, 아시아 최초의 대규모 전장-유전체 데이터 기반 코호트 구축과 유전체 분석 모델의 기틀을 마련함으로써 대한민국 유전체 연구의 선도적인 역할을 한 것이다. 자폐 유전체 연구는 지난 10년간 북미와 유럽을 위주로 대규모로 진행됐으나, 한국을 비롯한 아시아에서는 상대적으로 연구가 덜 진행됐다.
논문의 공동 제1 저자인 KAIST 의과학대학원 졸업생 김일빈 박사는 “신경발달장애 중 자폐증은 특히 치료가 어려운 것으로 알려져 있는데, 발병 원인 중 하나로 지목되는 유전체 영역의 이상을 한국인 고유의 데이터를 사용해 순수 국내 연구진들의 힘으로 발견해냈다는 데 큰 의미가 있으며, 이 연구 성과가 언젠가는 이루어질 자폐증 치료제 개발을 위한 작은 발판이 되길 바란다”라고 말했다. 분당서울대병원의 유희정 교수도 “우리나라 연구진의 힘을 모아 자폐증의 비밀을 풀기 위한 첫걸음을 내딛었다. 연구에 참여해 준 당사자와 가족들의 헌신으로 이룬 일이라고 생각한다. 하지만 우리가 자폐증의 발병 기전을 완전히 이해하고 나아가 치료제를 개발하기 위해서는 아직 연구해야 할 것이 많다. 유전체 연구에 대한 국가 차원의 지원이 절실하며, 자폐증을 가진 분들과 가족들의 관심도 꼭 필요하다”는 점을 강조했다.
한편 이번 연구는 서경배과학재단, 한국연구재단, 보건산업진흥원사업을 통해 수행됐다.
2022.07.19 조회수 15887 -
꽃향기, 이젠 눈으로 보세요!
우리 대학 기계공학과 유체 및 계면 연구실 김형수 교수와 생명과학과 생태학 연구실 김상규 교수 연구팀이 공동 융합연구를 통해 세계 최초로 꽃향기가 나오는 것을 실시간으로 가시화하여 측정하는 데 성공했다고 10일 밝혔다.
두 연구팀은 기존 꽃향기 측정 방법과 완전히 다른 레이저 간섭계 기반의 휘발성 유기물 증기(VOCs, Volatile Organic Compounds)의 상대 굴절율 측정을 통해 백합에서 나오는 꽃향기를 시공간으로 직접 측정할 수 있는 결과를 획득했다. 기존 향기 측정 방법은 물질 포집 후 질량분석을 통해 양을 측정했기 때문에 꽃이 어떤 주기로 향기를 뿜어내는지 직접 알 수가 없었다.
꽃향기는 인간의 삶과 밀접한 화장품, 향수, 장식용 꽃 사업 등에서 중요한 요소 중 하나이기도 하지만 동시에 현화 식물이 여러 화분매개곤충과 교류하는 대표적인 수단 중 하나이기 때문에 꽃의 생식 및 진화에 큰 영향을 미친다.
꽃향기 분비 주기를 직접 관찰할 수 있는 이번 기술은 꽃향기 합성 및 분비에 관여하는 유전자를 찾고 화분매개곤충과 상호작용을 통한 꽃향기 물질 진화 연구에 활용될 것이다. 또한 향기 물질 분비를 제어할 수 있다면 원예 및 농작물 생산 증진에 영향을 끼칠 것으로 기대된다.
기계공학과 이길구 박사과정이 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구 결과는 국제학술지 `프론티어스 인 플랜트 사이언스(Frontiers in Plant Science)' 2022년 4월호에 출판됐다(논문명 : Real-Time Visualization of Scent Accumulation Reveals the Frequency of Floral Scent Emissions, https://doi.org/10.3389/fpls.2022.835305).
기계공학과 김형수 교수는 "공기 중 증기나 가스를 가시화할 수 있는 기술이 더욱 발전될 수 있다면 위험 유해물질(HNS, Hazardous Noxious Substances)이 한정된 공간에 얼마나 노출됐는지 직접 알 수 있어 산업용이나 군사용으로도 확장이 가능하다ˮ고 말했다. 한편 생명과학과 김상규 교수는 "이번 기술을 활용해 향기 물질 분비에 관여하는 유전자를 찾고 그 메커니즘을 밝혀나갈 것ˮ이라고 언급했다.
이번 연구는 KAIST 글로벌특이점 프렙 연구를 통해서 시작됐고, 연구재단의 중견연구와 농진청의 부분 지원으로 수행됐다.
2022.05.10 조회수 13507 -
KAIST 연구실 온라인서 만난다, OPEN KAIST 2021 개최
우리 대학이 교내 연구 현장을 공개하는 OPEN KAIST 2021 행사를 3일부터 이틀간 온라인으로 개최한다.2001년 시작된 OPEN KAIST는 실험실 등의 연구 현장으로 방문객들을 초대하는 과학문화 행사다. 2년에 한 번씩 캠퍼스를 개방해 연구실 곳곳의 볼거리를 제공하고 과학적 흥미를 유발할 수 있는 체험 프로그램을 마련해 국민과 소통하는 KAIST의 전통적인 행사다. 올해로 11회째를 맞은 OPEN KAIST는 코로나 19의 확산세를 고려해 20년 만에 처음으로 온라인 동영상 플랫폼에서 방문객을 맞이한다.KAIST 연구실 탐방을 희망하는 사람이라면 누구나 OPEN KAIST 홈페이지(openkaist.ac.kr)에 접속한 뒤, 관심 있는 연구실이 공개되는 방송 시간에 실시간으로 입장할 수 있다. 온라인 공개 방송에서는 해당 연구실이 주도하는 최신 기술 설명 및 시연·연구성과 소개·온라인으로 참여할 수 있는 간단한 원격 체험 등의 콘텐츠가 제공된다.이를 위해, 로봇·바이오·인공지능·반도체 등 KAIST가 자랑하는 첨단 기술을 연구하는 16개 학과가 참여한다.로봇 분야에서는 기계공학과 '휴머노이드 로봇 연구센터'가 로봇과 부품으로 가득 찬 연구실을 공개한다. ▴유압식 구동 로봇 실험실 ▴로봇 가공실 ▴연구원들의 공부방 ▴전기식 구동 로봇 실험실 ▴로봇 조립실 등으로 나누어진 연구센터 곳곳을 안내하고 실험이 진행되는 연구 현장의 생생한 모습을 중계한다. 이어, 2족 로봇과 4족 로봇의 간단한 보행 시연도 이어질 예정이다.
건설및환경공학과에서는 ▴원격 제어 로봇 ▴건설 현장 노동자들의 근력 보조용 웨어러블 로봇 ▴재난 현장에서 매몰자를 찾아내는 자라나는 바인(Vine) 로봇 ▴자율주행 자동차 등 다가오는 미래사회에 대비하기 위한 새로운 패러다임의 건설 로봇들을 선보인다.
생명공학 분야에서는 생명과학과·의과학대학원·바이오및뇌공학과가 참여한다. 생명과학과는 코로나 19 예방을 위한 mRNA 백신이 세포 안으로 유입되어 항원이 발현되는 모든 과정을 시각적으로 관찰할 수 있는 초고해상도 이미징 기술을 소개한다.
또한, 의과학대학원에서는 뇌 투명화·뇌 확대·뇌 탄성화 등 다양한 뇌공학 기술을 이용해 복잡한 뇌 구조를 연구하는 실험실을 탐방하고 바이오및뇌공학과에서는 암 환자를 대신해 항암제의 효능을 선별할 수 있는 '종양아바타(환자에게서 복제한 종양)'와 개인 맞춤형 의료를 추구하는 미래의 의료상을 선보인다.
각 연구실의 온라인 공개 방송이 진행되는 동안에는 교수 및 대학원생 등 연구진이 방문객들의 궁금증을 해소해주는 질의응답도 실시간으로 마련된다.이번 행사를 총괄한 이동만 공과대학장은 "코로나 19로 인해 캠퍼스를 직접 개방하기 힘든 상황이지만 KAIST의 연구가 이루어지는 공간에서 국민과 직접 소통하는 자리를 마련하기 위해 온라인 OPEN KAIST를 준비했다ˮ라고 설명했다. 이어, 이 학장은 "올해로 개교 50주년을 맞은 KAIST가 창의적이고 도전적인 연구를 수행하는 현장에 온라인으로 방문하셔서 인류를 빛낼 100년을 준비하는 KAIST의 꿈과 비전을 함께 나눠주시길 부탁드린다ˮ라고 전했다.
'OPEN KAIST 2021'은 사전 신청 없이 참여할 수 있으며, 자세한 프로그램과 참여 방법 등은 OPEN KAIST 홈페이지(openkaist.ac.kr)에서 확인할 수 있다. 문의: 공과대학 교학팀(042-350-2493)
2021.12.01 조회수 24577 -
구태윤·양한슬 교수, 서경배과학재단 2021년 신진과학자 선정
우리 대학 의과학대학원 구태윤 교수와 생명과학과 양한슬 교수가 서경배과학재단 2021년 신진 과학자로 선정됐다.
서경배과학재단은 아모레퍼시픽그룹 서경배 회장이 2016년 사재 3000억원을 출연해 설립한 공익 재단이다. ‘생명과학 연구자의 혁신적인 발견을 지원해 인류에 공헌한다’는 비전 아래 매년 국내외 생명과학분야에서 새로운 연구 영역을 개척하는 한국인 신진 과학자를 지원하고 있다
서경배과학재단은 올해 임용5년 미만의 생명과학분야 신진 과학자에게 총 53건의 연구제안서를 접수 받았다. 국내외 석학으로 구성된 심사위원단은 본 심사에 오른 27건의 제안서를 서면 심사하고 9건의 제안서를 발표 평가했으며, 최종 3명의 연구자가 제안한 연구의 혁신성과 파급력을 인정받아 2021년 서경배과학재단 신진 과학자로 선정됐다.
의과학대학원 구태윤 교수는 뉴런을 광학 소자로 바꾸는 혁신적인 기술로 복잡한 뇌의 연결망을 시각화하는 연구를 제시했다. 구 교수가 제안한 광연결체학은 뇌 연결망 지도를 완성하고 새로운 신경 회로를 발굴할 기술로 주목받았다.
생명과학과 양한슬 교수는 피부가 벗겨져도 흉터 없이 회복하는 아프리카 가시쥐에 주목, 사람에게 적용 가능한 조직 재생 기전을 밝힌다. 가시쥐 유전체 연구를 통해 피부 질환이나 외상을 입어도 흉터 없이 치료할 가능성을 제안했다.
함께 선정된 서울대학교 생명과학부 현유봉 교수는 식물이 머금은 물이 줄어들며 움직이는 ‘건습식 기관운동’을 규명한다. 제비꽃이나 봉숭아가 씨앗을 멀리까지 퍼트리는 방법이다. 꽃의 작은 움직임에서 식물 진화의 역사를 알아내고 생체 모방 기술까지 응용하겠다는 대담한 연구로 평가받는다.
서경배 이사장은 “코로나19 팬데믹을 겪으며 생명의 존엄성과 기초과학의 가치를 절감했다”며 “연구 공동체로서 서로의 연구를 돕고 인류의 더 나은 미래를 열어갈 연구를 수행해 달라”고 말했다.
2021.08.31 조회수 9158 -
인공지능 이용 면역항암 세포 3차원 분석기술 개발
우리 대학 물리학과 박용근, 생명과학과 김찬혁 교수 공동연구팀이 면역항암 세포의 활동을 정밀하게 측정하고 분석할 수 있는 새로운 3차원 인공지능 분석기술을 개발했다고 28일 밝혔다.
체내에서 면역세포를 추출한 후, 외부에서 면역 능력을 강화시키고 다시 환자에게 주입해 암을 치료하는 방식을 `입양전달 면역세포 치료(adoptive immune cell therapy)'라고 부른다. 이 치료방식은 면역세포 치료법 중 가장 많은 주목을 받는 기술이다. `키메릭 항원 수용체' 또는 `CAR(Chimeric Antigen Receptor)'라고도 불리는 데 유전자 재조합기술을 이용해 T세포와 같은 면역세포를 변형해 암세포와의 반응을 유도해 사멸시키는 치료 방법이다.
특히 CAR-T세포 치료는 높은 치료 효과를 보여 차세대 암 치료제로 급부상하고 있다. 2017년 난치성 B세포 급성 림프구성 백혈병 치료제 판매 승인을 시작으로 현재 3종의 CAR-T 치료제가 판매 승인을 받았으며, 전 세계적으로 약 1,000건 이상의 임상 시험이 진행 중이다. 그러나 아직 우리나라에서는 진행 중인 임상 시험이 전무한 실정이다.
CAR-T 기술을 이용한 암 치료 방법들이 속속 개발되고 있지만, CAR-T세포에 대한 세포‧분자 생물학적 메커니즘은 아직 많은 부분이 알려지지 않았다. 특히, CAR-T세포가 표적 암세포를 인지해 결합한 후 `면역 시냅스 (immunological synapse, 이하 IS)'를 형성해 물질을 전달하고 암세포의 사멸을 유도하는데, 두 세포 간의 거리와 같은 IS의 형태 정보는 T세포 활성화 유도와 관련이 높다고 알려져 있지만 구체적인 내용을 파악하기 어렵기 때문에 이에 대한 연구가 활발히 진행 중이다.
우리 대학 물리학과 박용근, 생명과학과 김찬혁 교수 공동연구팀은 CAR-T세포의 IS를 정밀하고 체계적으로 연구할 수 있는 새로운 기술을 개발했다. 3D 홀로그래피 현미경 기술을 이용해, 염색이나 전처리 없이 살아있는 상태의 CAR-T세포와 표적 암세포 간의 상호작용을 고속으로 측정하고 기존에는 관찰하기 어려운 CAR-T와 암세포 간의 IS를 고해상도로 실시간 측정했다. 또한 이렇게 측정한 3D 세포 영상을 인공지능 신경망(Convolutional Neural Network, CNN)을 이용해 분석하고, 3차원 공간에서 정확하게 IS 정보를 정량적으로 추출할 수 있는 기술을 자체 개발했다.
공동연구팀은 또 이 기술을 활용해 빠른 CAR-T 면역 관문 형성 메커니즘을 추적할 수 있었을 뿐만 아니라, IS의 형태학적 특성이 CAR-T의 항암 효능과 연관이 있음을 확인했다. 연구팀은 3차원 IS 정보가 새로운 표적 항암 치료제의 초기 연구에 필요한 정량적 지표를 제공할 것이라고 기대하고 있다.
이번 연구에는 우리 대학 기술을 바탕으로 창업한 2개 기업이 공동으로 참여했다. 3차원 홀로그래픽 현미경을 상업화한 토모큐브 社의 현미경 장비를 이용해 면역세포를 측정하는 한편 토모큐브 社의 인공지능 연구팀이 알고리즘 개발에 참여했다. 이밖에 국내 최초 CAR-T 기반 치료제 기업인 ㈜큐로셀도 연구에 함께 참여해 이 같은 성과를 거두는 데 성공했다.
물리학과 이무성 박사과정 학생, 생명과학과 이영호 박사, 물리학과 송진엽 학부생 (現 메사추세츠 공과대학(MIT) 물리학과 박사과정)이 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구는 국제적으로 권위를 인정받는 생물학술지인 `이라이프(eLife)' 12월 17일 字 온라인판을 통해 공개됐으며 지난 21일 字에 공식 게재됐다.
(논문명 : Deep-learning based three-dimensional label-free tracking and analysis of immunological synapses of CAR-T cells)
한편 이번 연구는 한국연구재단 리더연구사업, 바이오·의료기술개발사업, 중견연구자지원사업, KAIST Up program의 지원을 받아 수행됐다.
2021.01.29 조회수 80613 -
김원준, 박범순, 변재형 교수, 2021년도 한국과학기술한림원 정회원 선출
우리나라 과학기술계 최고 석학기관인 한국과학기술한림원은 지난 26일 열린 '2020년도 제1회 정기총회'에서 2021년도 신임 정회원 30명을 선출했다.
이에 우리 대학 기술경영학부 김원준 교수, 과학기술정책대학원 박범순 교수가 정책학부에, 수리과학과 변재형 교수가 이학부에 선출됐다.
이번에 정회원이 된 이들은 우리 대학 3인의 교수를 포함하여 ▲정책학부 고상백 연세대 교수 등 4명 ▲이학부 김인강 고등과학원 교수 등 8명 ▲공학부 조완근 경북대 교수 등 10명 ▲농수산학부 이승환 서울대 교수 등 3명 ▲의약학부 김완욱 가톨릭대 교수 등 5명으로 각 분야 최고의 과학기술 연구자들이 선정됐다.
한림원 정회원은 과학기술 분야에서 20년 이상 활동하며 선도적 연구 성과를 내고 해당 분야의 발전에 공헌한 과학기술인들을 3단계에 걸친 엄정한 심사를 통해 선정한다.
책임저자(corresponding author, 교신저자)로서 발표한 대표논문 10편에 대해 연구업적의 뛰어남과 독창성, 학문적 영향력과 기여도 등을 중점 평가한다. 선출된 신임 정회원의 임기는 2021년 1월부터이다.
한민구 한국과학기술한림원장은 "한림원 정회원은 우리나라 과학연구의 탁월성을 보여주는 역할모델이므로 각 학문의 특성을 반영해 학문과 산업 발전에 대한 공헌도, 인재양성 기여도 등을 정성적으로 종합평가해 엄정하게 선출하고 있다"며 "각 분야 탁월한 전문가들을 새롭게 영입한 만큼 회원들의 적극적 참여를 바탕으로 한림원이 과학기술 발전에 더욱 기여할 수 있도록 노력하겠다"고 말했다.
2020.11.30 조회수 37153 -
항암제 표적 단백질을 약물 전달체로 쓴다?
우리 대학 바이오및뇌공학과와 생명과학과 공동연구팀이 항암제의 표적 단백질을 전달체로 이용하는 역발상 연구결과를 내놨다. 항암제를 이용한 암 치료에 새로운 가능성이 열릴 전망이다.
우리 대학 생명과학과 김진주 박사·바이오및뇌공학과 이준철 박사과정 학생이 공동 제1 저자로 그리고 생명과학과 전상용·바이오및뇌공학과 최명철 교수가 공동 교신저자로 참여한 이번 연구결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials, IF=27.4)’ 8월 20일 字 표지논문으로 게재됐다. (논문명: Tubulin-based Nanotubes as Delivery Platform for Microtubule-Targeting Agents)
우리 몸속 세포가 분열할 때 염색체*들은 세포 한가운데에 정렬해 두 개의 딸세포로 나눠지는데 이 염색체들을 끌어당기는 끈이 바로 `미세소관(microtubule)'이다. 미세소관은 `튜불린(tubulin)' 단백질로 이루어진 긴 튜브 형태의 나노 구조물이다.
☞ 염색체(Chromosome): DNA와 단백질이 응축하여 만드는 막대 형태의 구조체로 생명체의 모든 유전 정보를 지니고 있다.
미세소관을 표적으로 하는 항암 약물인 ‘미세소관 표적 치료제(microtubule-targeting agents)’는 임상에서 다양한 암의 치료에 활용되고 있다. 이들은 암세포 미세소관에 결합해 앞서 언급한 끈 역할을 방해함으로써, 암세포의 분열을 억제, 결국 사멸을 유도한다.
튜불린 단백질에는 이 약물이 강하게 결합하는 고유의 결합 자리(binding site)가 여럿 존재한다. 연구진은 이 점에 착안해 표적 물질인 튜불린 단백질을 약물 전달체로 사용한다는 획기적인 아이디어를 세계 최초로 구현했다. 공동연구팀은 튜불린 나노 튜브(Tubulin-based NanoTube), 약자로 TNT로 명명한 전달체를 개발하고 항암 효능을 실험으로 확인한 것이다. TNT라는 이름에는 암 치료를 위한 폭발물이라는 의미도 담고 있다.
미세소관 표적 치료제는 TNT에 자발적으로 탑재된다. 약물 입장에서는 세포 내 미세소관에 결합하는 것과 다를 바가 없기 때문이다. 이는 항암제마다 적합한 전달체를 찾아야 했던 기존의 어려움을 해소해준다. 즉 TNT는 미세소관을 표적으로 하는 모든 약물을 탑재할 수 있는 잠재력을 가진‘만능 전달체’인 셈이다.
연구진은 먼저 튜불린 단백질에 블록 혼성 중합체*인 PEG-PLL(pegylated poly-L-lysine)을 섞어 기본적인 TNT 구조를 만들었다. 여기서 튜불린은 빌딩 블록, PEG-PLL은 이들을 붙여주는 접착제이다. 그 다음, 도세탁셀(docetaxel), 라우리말라이드(laulimalide), 그리고 모노메틸아우리스타틴 E(monomethyl auristatin E) 3종의 약물이 TNT에 탑재됨을 보였다. 이 약물들은 실제 유방암, 두경부암, 위암, 방광암 등의 화학요법에 활용되고 있는 항암제들이다.
☞ 블록 혼성 중합체(Block copolymer): 두 종류 이상의 단위체로 이루어진 고분자 화합물로, 각 단위체들이 길게 반복되는 특징이 있다.
연구팀은 또 탑재되는 약물의 종류와 개수에 따라 TNT의 구조가 변할 뿐 아니라 약물 전달체로서의 물리·화학적 특성도 달라진다는 사실을 밝혀냈다. 이는 TNT가 탑재하려는 약물에 맞춰 자발적으로 형태를 변형하는‘적응형 전달체’임을 보여주고 있다.
연구팀은 특히 항암제가 탑재된 TNT가 엔도좀-리소좀 경로(endo-lysosomal pathway)로 암세포에 들어가 뛰어난 항암 및 혈관 형성 억제 효과를 보인다는 점을 세포 및 동물을 대상으로 한 실험을 통해 확인했다.
적응형 만능 약물 전달체가 성공적으로 구현이 가능했던 배경에는 연구진이 보유한 튜불린 분자 제어 기술력 때문이다. 연구진은 튜불린 단백질을 일종의 레고 블록으로 보았다. 블록의 형태를 변형하고 쌓아 올리는 방식을 제어하여, 튜브 형태의 구조체를 조립하는 노하우를 축적해왔다. 연구팀은 이번 연구에서 포항 방사광 가속기의 소각 X-선 산란 장치를 이용해 TNT 구조를 나노미터(nm, 10억 분의 1미터) 이하의 정확도로 분석했다.
공동연구팀은 "이번 연구결과는 지금까지 학계에 보고되지 않은 완전히 새로운 방식의 약물 전달체를 구현했다는 점에서 의미가 크다ˮ고 밝혔다. 연구팀은 이어 "TNT는 현재까지 개발된, 또 향후 개발예정인 미세소관 표적 치료제까지 운송할 수 있는 범용적인 전달체이며, 다양한 항암제들의 시너지 효과(synergy effect)를 기대할 수 있는 `플랫폼 전달체'가 될 것ˮ이라고 강조했다.
이번 연구는 한국연구재단 (중견연구, 리더연구, 방사선기술, 바이오의료기술개발사업) 한국원자력연구원, KUSTAR-KAIST의 지원으로 수행됐다.
2020.08.25 조회수 36908