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복합 처방된 약물의 부작용 예측 기술 개발
〈이 도 헌 교수〉
우리 대학 바이오및뇌공학과 이도헌 교수(유전자동의보감사업단장, 제 1저자 박경현 연구원) 연구팀이 복합 처방된 약물들의 인체 내 간섭현상을 컴퓨터 가상인체로 분석해 부작용을 예측할 수 있는 기술을 개발했다.
이번 연구결과는 미국 공공과학도서관 학술지 플러스 원(PLOS ONE) 10월 15일자에 게재됐다.
의료 현장에서는 여러 약물을 함께 처방받아 복약하는 경우가 많다. 이러한 복합처방은 모든 가능성을 미리 시험할 수 없기 때문에 널리 알려진 대표적 위험사례를 제외하면 완벽한 사전시험이 불가능하다.
기존에는 부작용 사례를 의약품 적정사용평가(DUR)에 등재시켜 의료현장에서 활용하는 사후 추적만이 최선의 방법이었다. 따라서 복합처방으로 인한 의료 사고를 막기 어려웠고 부작용 예측에도 한계가 있었다.
문제 해결을 위해 연구팀은 발생 가능한 상황을 사전에 컴퓨터 가상인체로 예측함으로써 위험을 미리 파악할 수 있는 기술을 개발했다.
연구팀은 컴퓨터 가상인체에서 랜덤워크 알고리즘을 이용해 약물 표적의 생체 내 분자 신호전파를 시뮬레이션 했다. 약물이 투여됨으로써 신체에 영향을 끼치는 정도를 측정한 것인데, 이를 통해 두 개의 약물이 서로 어느 정도의 영향을 주는지 정량화에 성공했다.
따라서 만약 두 약물 간 간섭이 심해 서로 많은 영향을 준다면 부작용이 발생할 가능성이 높기 때문에 신중한 처방을 해야한다는 결론을 얻을 수 있다.
기존 예측 기술들이 단백질 상호작용 네트워크에서 약물 표적사이의 근거리 간섭만을 고려했다면 이 교수 연구팀은 약물 표적의 생체 내 분자 신호전파 시뮬레이션을 통해 원거리 간섭까지 고려해 정확도를 높였다.
연구팀은 이 기술이 다수의 표적을 갖는 복합 천연물의 신호 전파도 분석해 약물과 천연물 사이의 상호작용 예측에도 활용될 것이라고 예상했다.
이 교수는 “이번 기술은 자체 개발한 대규모 컴퓨터 가상인체 시스템을 통해 진행됐다”며 “약물 복합처방의 부작용을 예측할 수 있는 새로운 방법을 제시했다는 의의를 갖는다”고 말했다.
□ 그림 설명
그림 1. 연구팀이 개발한 컴퓨터 가상인체 시스템
그림 2 . 처방된 복합 약물 사이의 신호전파 간섭 예시
2015.10.22 조회수 13401 -
천연물 원천기술 개발 본격화 … "유전자 동의보감 사업단’ 개소식
- 전통 천연물을 활용한 의약 • 식품 원천기술 개발 본격화
- 사업기간 10년 총사업비 1,500억 이상 투입해 원천기술 개발
- 26일 오후 3시 정문술 빌딩 1층 드림홀에서 개소식 열어
전통 천연물을 활용해 의약 ‧ 식품 원천기술을 개발하는 연구가 본격화 된다.
우리 대학 바이오및뇌공학과 이도헌 교수가 단장으로 있는 유전자동의보감사업단이 11월 26일 오후 3시 대전 본원 정문술 빌딩 1층 드림홀에서 개소식을 개최했다.
이날 개소식에는 미래창조과학부 임요업 미래기술과장을 비롯해 한국연구재단, KAIST, 한국과학기술연구원, 서울대, 연세대 등 산학연 과학기술 전문가 200여명이 참석했다.
동 사업단은 경험적으로 효능이 입증된 전통천연물을 첨단 바이오기술로 재해석하고 그 활용방법을 연구해 삶의 질을 높이는 한편, 전통천연물을 이용한 융․복합 원천기술을 개발하기 위해 설립됐다.
사업단은 향후 10년 동안 1500억원 이상의 연구비를 투입해 효능 해석기술․ 분석기술 ․검증기술 ․바이오 마커 기술 ․인체효능 검증기술 등 5대 기술을 단계별로 개발해 천연물 원천기술을 확보 할 예정이다.
특히, 가상인체 컴퓨터모델과 오믹스를 활용해 전통 천연물의 복합성분이 인체에 어떻게 작용하는 가를 분석하는 원천기술과 헬스케어 신소재 발굴에 집중할 계획이다.
이번 연구사업은 전통천연물 소재의 효능을 첨단과학으로 규명하는 원천기술을 개발해 바이오산업의 기술경쟁력 확보는 물론 세계 천연물 소재 시장을 선도할 새로운 아이템을 만들어 낼 것으로 기대된다.
이도헌 KAIST 바이오및뇌공학과 교수 겸 유전자동의보감사업단장은 “컴퓨터 가상인체를 이용한 IT-BT기술융합으로 원천기술을 개발해 천연물 의약품․기능성 식품 관련 산업체와 협력 체제를 적극 추진할 예정”이라며 “이를 통해 신산업 창출은 물론 맞춤형 의료 실시가 가능해질 것으로 전망 된다”라고 말했다.
동 사업에는 KAIST, 한국과학기술연구원, 서울대, 연세대 등 총 12개 기관 최고 전문가 200여명이 연구개발에 참여하고 있으며, 향후 해외연구기관, 관련 기업 등으로 연구 참여범위를 넓혀 나갈 계획이다.
※ 용어설명
주) 오믹스(Omics)란 특정 세포 속에 들어 있는 생리현상과 관련된 대사에 대한 대량의 정보(전사체, 단백질체, 형질체 등)를 통합적으로 분석하여 생명현상을 밝히는 학문임.
2013.11.26 조회수 21727 -
이도헌 교수, ‘유전자동의보감 사업단장’ 임명
우리 학교 바이오및뇌공학과 이도헌 교수가 미래창조과학부 바이오의료기술 국책연구사업인 유전자동의보감 사업단의 단장으로 임명됐다.
유전자동의보감 사업단은 10년간 총 1,500억원 규모의 연구비를 지원받을 계획이며, 천연물 복합성분이 인체에 작용하는 시너지효과를 가상인체 컴퓨터모델과 오믹스 융합기술로 규명해 미래창조형 헬스케어 신소재를 발굴하는 것을 목표로 한다.
우리 학교 바이오및뇌공학과, 생명화학공학과 연구진을 포함해 서울대, 연세대, 이화여대, KIST 등 대학, 연구소, 기업의 공동연구진과 협력해 바이오정보학 및 시스템생물학을 신약 및 식품개발에 활용하는 대표적인 ICT 융합기술 연구개발의 모델이 될 것으로 전망된다.
2013.09.02 조회수 14632 -
바이오및뇌공학과 출신 박사들, ‘사이언스’에 잇따라 논문 게재
- 이은정, 남호정 박사, 8월 24일, 31일자 ‘사이언스’에 연달아 논문 게재 -- 학과 창립 10주년, 교수・졸업생 활발한 연구 성과 내-
최근 우리 학교 바이오및뇌공학과 출신 박사들이 세계 최고 권위를 자랑하는 학술지인 사이언스(Science)에 연구 성과를 잇따라 게재해 화제가 되고 있다.
우리 학교 바이오및뇌공학과에서 박사학위를 취득한 여성과학자 이은정(39세), 남호정 박사(34세)가 8월 24일과 31일자 사이언스지에 연구 논문을 게재했다.
두 여성과학자들은 바이오및뇌공학과 이도헌 교수의 지도 아래 생물학적 문제를 대량의 데이터와 다양한 컴퓨터기법을 이용해 분석하는 ‘바이오정보학(Bioinformatics)’을 전공했다.
이 박사와 남 박사는 각각 2008년과 2009년 KAIST에서 박사학위를 취득한 후 현재 하버드 의대와 샌디에고 캘리포니아 주립대에서 박사 후 연구원으로 일하고 있다.
이은정 박사는 하버드 의대, 배일러 의대, 브로드 연구소 등의 연구팀들과 공동으로 ‘점핑유전자(jumping gene)’라고 불리는 인간 유전체 내에 존재하는 트랜스포존(transposon)과 종양과의 관계를 세계 최초로 차세대 염기서열 분석과 바이오정보학 기술을 이용해 연구했다.
연구팀은 종양 세포의 전유전체서열 데이터로부터 트랜스포존의 삽입 위치를 개별 핵산 단위 해상도로 추적할 수 있는 기술인 Tea(Transposable Element Analyzer)를 개발하는 데 성공했다.
이 박사의 논문은 지난 6월 28일 사이언스 온라인판에 먼저 게재됐으며, 이후 의학 및 생물학 분야 상위 2%의 중요 논문을 추천 및 평가하는 ‘천 명의 논문 검토자(Faculty of 1000)’들로부터 최고 점수인 10점을 받는 등 높은 주목을 받아 연구 가치를 입증했다.
남호정 박사는 바이오정보학과 시스템생물학적인 접근 방식을 이용해 세포 안에서 대사활동에 관여하는 효소 단백질이 높은 특이성과 높은 효율성을 갖는 방향으로 진화하는 이유를 발견했다.
두 여성과학자가 박사 학위를 받은 바이오및뇌공학과는 정문술 미래산업 창업주의 기부로 2002년에 설립되었으며, 바이오정보학, 뇌공학, 바이오영상, 나노바이오공학과 같은 학제 간 융합학문을 개척해 현재까지 164명의 석사와 65명의 박사를 배출했다.
의학・약학・바이오공학・생명공학・물리학・전기전자공학・컴퓨터공학・기계공학 등 다양한 학문적인 배경을 갖추고 있는 이 학과 소속 19명의 교수들은 적극적인 교류와 협력을 통해 단일학문의 범위를 벗어나는 융합연구를 통해 KAIST의 글로벌 경쟁력을 키워나가고 있다.
바이오및뇌공학과는 특히 설립된지 10년 남짓한 소규모 학과임에도 불구하고 올 들어 ▲나노선기반 세포내시경 개발(1월, 박지호 교수) ▲나노안테나를 갖는 테라헤르츠 발생기 개발(4월, 정기훈 교수) ▲단백질 분해조절 효소정보를 담은 바이오마커 발굴 시스템 개발(5월, 이관수 교수) ▲표적항암제 내성원리 규명(6월, 조광현 교수) ▲C형 간염 바이러스의 간 손상 기전 규명(9월, 최철희 교수) 등 우수한 성과를 내고 있다.
이은정・남호정 박사의 지도교수이자 현재 학과장을 맡고 있는 이도헌 교수는 “연구를 하다보면 각자의 분야에서 해결하지 못한 난제가 다른 분야 전문가를 통해서 아주 쉽게 풀리거나, 혹은 이미 다른 분야에서는 해결돼 있는 것들이 많다”며 융합연구의 이점을 강조했다.
이 교수는 또 “이은정・남호정 박사를 시작으로 앞으로 더 많은 훌륭한 과학자를 배출해 작지만 세계적인 경쟁력을 갖춘 최강의 바이오및뇌공학과로 만들어 나갈 것이라고”고 각오를 다졌다.
이은정 박사 남호정 박사
2012.09.11 조회수 24790