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해양산성화와 나노플라스틱 동시 노출이 요각류의 후성유전학적 특징의 변화를 유발하고 다세대에 걸쳐 지속
생명과학과 이재성 교수 연구팀 (공동 제1저자 이영환 박사 [현, 강릉원주대학교 해양환경생태학과 조교수]) (그림 1좌), 김민섭 박사과정 학생 (그림 1우)은 해양산성화 (ocean acidification)와 나노플라스틱 (nanoplastics) 동시 노출이 동물성 플랑크톤 요각류 (Paracyclopina nana)의 후성유전학적 특징(epigenetic signatures)의 변화를 유발하고, 그 영향이 다세대(multigeneration)에 걸쳐 지속된다는 사실을 규명하였다. 본 연구는 인류 활동으로 인한 해양산성화 및 미세플라스틱 오염 등 다양한 환경 요인이 해양 생태계에 미치는 복합적 영향을 분석한 것으로 본 연구팀은 요각류 P. nana (그림 2)를 모델 생물로 활용하여 이들의 전체 게놈을 사전에 염색체 수준으로 분석하였고 이를 바탕으로 해양산성화와 나노플라스틱이 동시에 노출되었을 때 생식 능력 저하와 자손 세대에서의 후성유전학적 변화를 분석하였다. 현재 이재성 교수 연구팀에서는 23종의 담수 및 해산생물 (윤충류, 요각류, 지각류 및 소형 어류)의 전체 게놈을 분석하여 게놈 수준에서의 다양한 연구를 수행하고 있고 현재까지 500여편의 SCIE 논문을 발표하였다. 이중 2014년 3월 한양대학교에서 성균관대학교로 자리를 옮긴 이래 이재성 교수는 10여년간 310여편의 SCI 논문을 출판하였다. 이중 대부분의 논문이 Aquatic Toxicology 분야로 이 분야에서 성균관대학교 및 이재성 교수 본인이 최근 5년내 업적 기준 세계 1등의 위치 (Scholar GPS 기준)에 점하게 되는 등 이 분야의 발전에 많은 기여를 하고 있다. 2022년 10월, 본 연구팀에서 Nature Climate Change (IF 29.6; 환경연구분야 상위 0.54%) (https://doi.org/10.1038/s41558-022-01477-4)에 출판한 선행연구에 따르면, 기수성 요각류 P. nana는 해양산성화 단독 노출 시 후성유전학적인 변화와 더불어 적응(adaptation)하는 모습을 보였다. 그러나, 후속 실험에서 요각류 P. nana를 해양산성화와 나노플라스틱에 동시 노출하였을 때 이전 실험과 전혀 다른 양상이 나타났다. 연구팀은 단독 노출 때 관찰된 다세대 적응과정이 나노플라스틱과 해양산성화 동시노출 환경에서는 생식독성이 자손세대로 이어지는 것을 발견하였다. 즉, 동시 노출된 첫 세대(F0) 이후 자손 세대에서도 생식 능력 저하가 지속적으로 나타나 적응 양상이 나타나지 않았으며, 특히 노출이 중단된 자손세대에서도 생식독성이 자손세대에서 회복되지않고 전달되는 것을 관찰하였다. 연구팀은 이러한 변화가 후성유전학적 메커니즘에 의해 유도된다는 점을확인하였다. 해양산성화와 나노플라스틱의 동시 노출로 인한 후성유전학적 변화가 자손 세대에 전달되는 과정은 메틸화 패턴을 분석하여 밝혔으며 (그림 3), 생식 및 행동, 산화 스트레스와 관련된 유전자들에 영향을 미친다는 사실도 확인하였다 (그림 4). 나아가, 나노플라스틱에 노출되지 않은 자손 세대와 지속적으로 노출된 자손 세대 간의 메틸화 패턴이 유사하게 나타나, 동시 노출에 따른 생식독성이 후성유전학적 변화를 통해 세대를 거쳐 전달된다는 결론을 도출하였다. 본 연구 결과는 단순한 환경 적응을 넘어, 여러 환경 스트레스 요인이 함께 작용할 때 그 독성이 세대를 거쳐 전달될 수 있다는 중요한 사실을 시사한다. 이번 연구는 나노플라스틱과 해양산성화가 요각류 생태계의 지속가능성에 큰 위협이 될 수 있음을 시사하며, 해양 생물의 장기적인 생식 능력에 중요한 영향을 미치며 기후 변화와 해양 오염이 해양 생물 다양성에 미치는 광범위한 생태적 영향을 이해하는 데 중요한 단서를 제공하고 이러한 상호작용이 해양 생태계의 지속가능성에 심각한 위협이 될 수 있음을 보여준다. 본 연구는 성균관대의 교내 박사후과정 연구 지원 프로그램 (이영환 박사)으로 수행되었으며, 연구 결과는 환경과학 분야의 세계적인 학술지 Journal of Hazardous Materials (IF 12.2, 환경과학분야 JCR 상위 3.34%, 12/359)에 5월 5일(일)에 온라인 게재되었다. * 논문명: Nanoplastics induce epigenetic signatures of transgenerational impairments associated with reproduction in copepods under ocean acidification * DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2023.131037 [그림 1] 이영환 박사 (좌) (현, 강릉원주대학교 해양환경생태학과 조교수)와 김민섭 박사과정생 (우) [그림 2] 요각류 P. nana와 동시 노출에 의한 다세대 독성 및 DNA 메틸화 변화 모식도 [그림 3] 요각류 P. nana의 전체 게놈 , 유전자 동정, methylation 및 differentially methylated region 분석 [그림 4] 동시 노출에 따른 생식독성 결과 및 DNA메틸화 변화와 유전자 네트워크
- No. 286
- 2024-11-01
- 6226
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대나무 활용 친환경 소재 개발로 지속 가능한 미래를 선도하다: 사회문제 해결의 새로운 길
기계공학부 서종환 교수 연구팀이 고성능 전극 재료를 위한 대나무 활용 친환경 소재를 설계하고, 이의 합성 공정을 단축시키는데 성공하였다. 다양한 에너지 저장/변환 장치 가운데 슈퍼커패시터(supercapacitors, SCs)는 높은 전력 밀도, 긴 수명, 빠른 충·방전 속도, 낮은 유지 비용, 환경 친화성 등으로 인해 현재 많은 주목을 받고 있다. SCs는 배터리와 함께 많은 에너지 저장 및 변환 시스템에서 중요한 역할을 한다. 재생 가능한 자원으로부터 고성능 전극 재료를 설계하고 간단한 합성 전략을 사용하는 것은 지속 가능한 경제, 사회, 환경의 장기적 발전에 매우 큰 관심을 받고 있는 주제이다. 본 연구에서는 공기 중에서 직접 대나무 유래 계층적 다공성 탄소(BHPC)를 환경 친화적이고, 한 번의 과정으로 확장 가능한 염-주형 전략을 사용하여 ZnCl₂/KCl 염 혼합물을 다공성 유도 용매로 사용하였다. 얻어진 BHPC 재료는 넓은 비표면적(1,296 m² g⁻¹)과 큰 총 기공 부피(1.26 cm³ g⁻¹)를 가진 3차원 상호 연결된 다공성 네트워크를 나타낸다. 3전극 시스템에서 평가된 전기화학적 성능은 1 A g⁻¹에서 394 F g⁻¹의 높은 비정전용량을 나타내며, 20 A g⁻¹에서 76.14%의 정전용량 유지율로 좋은 속도 용량을 보여준다. 또한, 준비된 대칭형 슈퍼커패시터는 126 W kg⁻¹의 분말 밀도에서 11 Wh kg⁻¹의 높은 에너지 밀도를 제공하며, 10,000 사이클 동안 81%의 정전용량 유지율을 가진 뛰어난 수명을 나타낸다. 이러한 결과는 기존 상용 활성 탄소 및 다른 바이오매스 탄소 기반 대칭형 SC보다 우수한 성능을 보여준다. 저렴하고 재생 가능한 탄소 원료로부터 고부가가치 전극 재료를 준비하는 개념은 미래의 아연 이온 하이브리드 커패시터, 금속-공기 배터리 및 리튬-황 배터리와 같은 광범위한 에너지 변환 및 저장 응용을 위한 다공성 탄소 재료 연구분야에 새로운 기회와 가능성을 제공할 것으로 기대된다. 대상논문: Nguyen, Tan Binh, et al. "A facile salt-templating synthesis route of bamboo-derived hierarchical porous carbon for supercapacitor applications."Carbon206 (2023): 383-391. [그림] (a) 대나무에서 얻은 계층적 다공성 탄소(BHPC)의 제조, (b, c, d) BHPC의 구조적 특성 분석, 및 (e, f, g) BHPC 전극 소재를 기반으로 한 대칭형 슈퍼커패시터의 전기화학적 성능.
- No. 285
- 2024-10-29
- 6181
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세포 외 소포체 유전자를 이용한 암 진단 플랫폼 개발
과학수사학과 송자연 교수 연구팀은 메사추세츠 종합병원, 하버드 의과대학, 한국생명공학연구원(생명연)과의 공동연구를 통해 세포 외 소포체(EV) mRNA 검출을 획기적으로 향상시키는 혁신적인 진단 플랫폼인 SCOPE(Self-amplified and CRISPR-aided Operation to Profile Extracellular Vesicles)를 개발했다. 해당 연구는 “Amplifying mutational profiling of extracellular vesicle mRNA with SCOPE” 라는 제목으로 2024년 10월 7일 Nature Biotechnology (IF 33.1) 온라인 판에 게재되었다. 종양 세포에 의해 혈류로 방출되는 세포 외 소포체(Extracellular vesicles, EVs)는 mRNA를 포함한 중요한 분자 정보를 전달한다. 혈액 샘플의 EV mRNA는 농도가 낮아 기존 진단 방법으로는 정밀한 검출이 어렵고, EV 내 돌연변이 mRNA를 검출할 수 있는 특이도를 가지는 기술이 부재해 암 진단은 한계에 부딪혀왔다. 이에 연구팀은 EV mRNA 및 돌연변이 mRNA를 특이적으로 검출하기 위해 CRISPR-Cas13a 시스템을 활용하여 저농도의 암 돌연변이까지 정확하게 식별할 수 있는 유전자 진단 플랫폼을 개발하였다. 이 연구에서 개발된 SCOPE(Self-amplified and CRISPR-aided Operation to Profile Extracellular Vesicles) 진단 플랫폼은 CRISPR-Cas13a를 사용하여 세포외 소포체 내 특정 암 돌연변이 서열을 단일 뉴클레오티드까지 구별하고 신호 증폭을 유발하여, 높은 민감도와 특이도로 돌연변이 유전자(KRAS, BRAF, EGFR 및 IDH1)를 검출할 수 있다. 또한 1단계 등온 반응으로 작동하여 매우 미량의 샘플량으로 40분 이내에 신속한 진단 결과를 제공한다. 개발된 진단 플랫폼을 동물 모델에서의 폐암 조기진단, 대장암 환자 진단 및 재발 모니터링, 교모세포종 환자 진단에 적용하여, 액체 생검 기반 진단시스템의 임상적 유용성을 확인하였다. 본 연구의 CRISPR 유전자 가위 기술 기반 진단 플랫폼은 종양에서 유래된 암 돌연변이 유전자를 추적하기 위한 고감도/고특이도 진단법을 제공함으로써 암 진단에 혁신을 가져올 것으로 기대된다. *논문명 : Amplifying mutational profiling of extracellular vesicle mRNA with SCOPE 그림. Nature Biotechnology 10월 7일 온라인 게재. 세포 외 소포체 내 돌연변이 유전자 프로파일링을 위한 CRISPR 기술 기반 진단 기술. CRISPR-Cas13a/crRNA를 활용하여 돌연변이 유전자를 정확하게 인식하고, 현장진단장비를 통해 빠르고 편리하게 진단할 수 있는 통합형 시스템 개발
- No. 284
- 2024-10-25
- 8008
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구조정보 기반 단백질 디자인을 통한열역학적 안정성이 향상된 생체 적용 가능 유전자 편집 단백질 개발
성균나노과학기술원/나노공학과 김용호 교수 연구팀(제1저자 강은성 박사, 약학과 현재경 교수, ㈜아임뉴런 Trung Thanh Thach 박사)은 구조 기반 단백질 디자인 기술과 Cryo-EM 구조 분석 기법을 사용하여 열역학적 안정성이 향상된 생체 적용 가능 유전자 편집 단백질(sdCas9)을 개발했다고 밝혔다. 기존 연구의 문제점: CRISPR/Cas는 3세대 유전자 가위로, RNA를 통해 DNA 서열을 인지하여 기존 유전자 가위들보다 뛰어난 성능을 발휘하며 차세대 의학, 약학, 생물학, 생명공학 등 다양한 분야에 새로운 패러다임을 제시하고 있다. 특히, 인간 질병에 따른 병리학과 유전학의 연관성이 점차 규명됨에 따라, 안전하고 효율적인 유전자 교정 기술은 난치병 치료 및 난치성 질환에 대한 새로운 돌파구로 부각되고 있다. 그러나 2012년 CRISPR/Cas 기작이 밝혀진 이후, 큰 단백질 크기, 타겟 서열이 아닌 다른 유전자를 타겟할 수 있는 오프 타겟 효과, PAM 서열에 대한 의존성 등의 한계점으로 인해 현재까지 CRISPR/Cas 시스템을 이용한 치료제 개발과 임상 적용에 어려움이 있다. 특히 큰 단백질 크기로 인한 전달 효율, 열역학적 불안정성으로 인한 약동학/약리학적 한계 및 생체 안정성의 문제는 실제 치료제 기술로서의 활용을 어렵게 만든다. 연구 내용 및 우수성: 해당 연구는 구조 기반 단백질 디자인 기술과 초저온 전자 현미경법 (Cryo-EM)을 활용하여 자연계에서 발견되는 유전자 편집 단백질의 기능적 측면에 따라 도메인별 열역학적 안정성을 분석하고, 불안정한 단백질의 도메인을 재설계함으로써 크기가 작아진 유전자 편집 단백질을 제작했을 뿐만 아니라, 생체 안정성 및 기능성을 혁신적으로 향상시켰다. 또한 디자인된 유전자 편집 단백질을 Cryo-EM을 통해 재설계된 단백질의 안정성, 유전자와의 결합 방식을 원자 수준에서 규명하였다. <구조정보 기반 단백질 디자인 기술을 통한 재설계 방식과 초저온 전자현미경을 통한 유전자 편집 단백질 구조분석> 특히, 본 연구에서 디자인된 유전자 편집 단백질은 유전자 간섭(interference) 시스템으로 활용하여, 인간유래 세포 뿐만 아니라 약물 전달이 힘든 장기인 뇌와 근육에서의 향상된 단백질 발현 억제 기능을 보여줌으로써, 기존 유전자 편집 기술의 한계를 극복하고, 중추신경계와 관련된 다양한 뇌 질환 및 희귀 질환에 대한 임상 응용 가능성을 높여줄 수 있는 혁신적인 결과를 보여주었다. <마우스 뇌세포 타겟 전달 효율 및 유전자 억제 효과> 해당 연구는 성균관대학교 공동기기원 초저온 전자현미경 센터와 ㈜아임뉴런 바이오파운드리 생산기술을 통하여 진행된 연구로써, 본 연구를 주도한 김용호 교수는 “구조 기반 분자 동역학 계산법 및 초저온 전자현미경을 통한 구조학적 규명, 실험적 검증을 통한 단백질 정밀 설계 기술은 향후 질환 기초 연구 및 단백질 치료제 개발과 같은 응용 연구에 광범위하게 활용될 수 있을 것”이라며 “유전자 편집 기술의 실제 치료제 사용을 위한 목표 지향적 단백질 디자인 기술로써 활용 될 것으로 기대된다”고 밝혔다. 또한 “바이오파운드리 기술을 통한 합성생물학 기반의 목적 지향적 단백질 설계와 초저온 전자현미경 같은 최첨단 기술의 융합은 미래 신약 산업을 선도하는 근간 기술이 될 것"이라고 강조하였다. <성균관대학교 초저온 전자현미경 센터 및 ㈜아임뉴런 바이오파운드리 연구시설> 논문 정보: 해당 연구결과는 성균관대학교에 신규 구축된 초저온 전자 현미경을 기반으로 수행된 첫 결과로써, 기초과학연구원, 과학기술정보통신부가 추진하는 한국연구재단 개인기초연구사업, 원천기술개발사업(미래유망융합기술 파이오니어사업) 및 ㈜아임뉴런의 지원으로 수행되었으며 재료분야 최고 권위의 국제 학술지인 Advanced Materials에 6월 22일에 게재되었다. ※ 논문명: Structure-Guided Engineering of Thermodynamically Enhanced SaCas9 for Improved Gene Suppression ※ 저자명: 강은성 박사 (제1저자, 성균관대학교), Trung Thanh Thach (교신저자, ㈜아임뉴런), 현재경 교수 (교신저자, 성균관대학교), 김용호 교수 (교신저자, 성균관대학교) ※ 저널: Advanced Materials(IF: 27.4) ※ 논문 링크: https://doi.org/10.1002/adma.202404680
- No. 283
- 2024-10-22
- 6922
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파생금융상품시장 미시구조 빅데이터 연구
경제학과 류두진 교수 연구팀이, 본교 국제협력연구 프로그램(SKKU Global Research Platform)을 통해, Singapore Management University, CUNEF Universidad, Willamette University와의 국제공동연구 논문을 발표하였다. 본 연구는 선물과 옵션으로 대표되는 파생금융상품시장의 1/1000초 단위로 수집된 미시구조 빅데이터를 활용하여, 투자자 및 투자전략의 정교성(sophistication)을 측정하는 지표를 제안하고, 파생상품 거래 동기에 대한 새로운 시각을 제시한다. 시장참여자 유형별로 다양한 선물옵션 거래 전략을 분석한 결과, 다수의 개인투자자는 매우 단순한 옵션기반 거래를 하고 있지만, 기관투자자는 전통적인 옵션의 특성을 적극적으로 활용한 변동성 거래전략을 구현하는 비중이 높았다. 옵션 스프레드와 같은 상대적으로 복잡한 투자전략은 기관투자자의 약5%, 개인투자자의 약1%, 즉 소수의 투자자만이 사용하고 있는데, 복잡하고 정교한 투자전략을 구현하는 투자자가 파생금융상품시장에서 상당한 투자성과를 달성하는 과정을 구체적으로 분석하였다. 특히, 기존에는 잡음투자자로 간주되었던 개인투자자 그룹 내에서도 투자전략의 복잡성과 정교성 여부에 따라, 파생금융상품 투자 성과가 개인간에도 극단적 차이가 있음을 보였다. 선물 및 다양한 행사가격과 유형에 따른 옵션을 적절히 활용하는 투자스타일의 효과와 투자성과는 지속적(persistent)이며, 이는 기존의 금융경제학 이론의 위험보상(risk premium)으로는 설명되지 않는다는 증거를 제시했다. 또한, 투자자의 sophistication이 파생금융상품의 가격 및 유동성 변화에 중요한 역할을 하는 경로임을 보여준다. SKKU Global Finance Research Center를 통해 본교를 방문하여 글로벌 공동연구와 학문후속세대 공동교육을 담당했던 해외 연구진과의 공동연구성과 논문은, 경영학 분야 Top 저널인 Management Science에 2024년 7월에 게재되었다. Hu, J., Kirilova, A., Park, S.G., Ryu, D.* (2024), Who profits from trading options? Management Science, 70(7), 4167-4952. (DOI: 10.1287/mnsc.2023.4916) *Alphabetical order
- No. 282
- 2024-10-17
- 7968
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반도체 패키지의 설계에 따른 열-기계 연계 물성 통합적 분석을 위한 인공지능 기반의 혁신적 플랫폼 개발
이은호 교수 연구팀이 복잡한 반도체 패키지 설계에서 열 및 기계적 물성을 평가하고 최적화하는 새로운 방법을 제안하고, 이를 프로그램으로 구현하였다. 이번 연구는 반도체 패키지의 성능 향상, 신뢰성 확보 및 설계 코스트 절감을 위해 열 및 기계적 특성을 종합적으로 분석할 수 있는 방안을 제시하여 학계와 산업계에서 큰 주목을 받고 있다. 반도체 패키지 설계에서는 전통적으로 전기적 특성에 중점을 두었지만, 고도로 집적된 패키지 설계가 발전함에 따라 신뢰성을 확보하기 위하여 열과 기계적 특성의 중요성이 크게 대두되고 있다. 최근에는 칩렛 구조 등의 적용을 위해 패키지 패턴의 복잡성이 크게 증가하고 있지만 모든 제안된 설계에 따른 열적 기계적 특성을 파악하기에는 설계 코스트가 크게 증가하여 현업에서 어려움을 겪고 있었다. 이에 기계공학과의 박정현 박사과정과 이은호 교수는 복잡한 패턴을 가지고 있는 패키지의 열-기계적 물성 big data를 수치해석을 통해 낮은 코스트로 빠르게 확보하고 이 big data를 딥러닝 학습을 통해 효과적으로 분석하는 방법론을 제안했다 (그림 1참조). 또한 2021년부터 2024년동안 삼성전자와 협업하여 제안한 방법론을 삼성전자의 실제 패키지 설계도면에 적용하여 검증하였다. 검증된 방법론은 새로운 설계도면에 대해서 실시간으로 열-기계 물성을 예측하여 실시간으로 property map으로 만들어주어 설계를 돕는 프로그램을 제작하여 삼성전자에 제공하였다 (그림 2참조). 이 플랫폼은 삼성전자와 함께 국내 (10-2022-0129656) 와 국외특허 (18/206,278)로 출원을 하였으며, 2편의 국제논문을 2022년 (IEEE ACCESS, JCR상위 34%), 2024년 (Applied Mathematical Modelling, JCR상위 9%)에 각각 게재하였다. 본 연구의 내용을 학회에 발표하여 박정현 박사과정은 2024년 한국정밀공학회 춘계학술대회에서 최우수논문을 수상하였으며, 이은호 교수는 제 34회 과학기술우수논문상을 수상했다. 또한 2024년 10월에 대만에서 열리는 IMPACT 패키지 관련 국제학회에 invited talk로 초청발표가 예정되어 있다. 이은호 교수는 "이번 연구는 반도체 패키지 설계의 열 및 기계적 특성을 통합적으로 평가할 수 있는 중요한 도구를 제공하며, 이를 통해 패키지 설계의 효율성과 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있을 것"이라고 강조했다. 현재 이은호 교수 연구팀은 후속연구로 반도체 패키지의 열적인 특성을 보다 효과적으로 나타낼 수 있는 새로운 열저항 네트워크 구조에 대해 연구하여 논문을 작성 중이라고 밝혔으며, 여러 학교 및 연구소와 협업하여 본 플랫폼의 적용분야를 확대하고 있다. 반도체 패키지 설계와 최적화에 있어 새로운 기준을 제시할 것으로 기대된다. [그림 1] 열-기계적 물성 학습 모델 구축 모식도 [그림 2] 인공지능 기반 열-기계적 property map 실시간 예측 프로그램
- No. 281
- 2024-10-10
- 7047
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면역 광역학치료제 개발
화학과 이진용 교수 연구팀(공동 제1저자 임종현 박사)는 Dixian Luo(화중과기대 선전병원), Quan Liu(화중과기대 선전병원), Jonathan L. Sessler (텍사스 대학교), 김종승(고려대학교) 교수가 이끄는 연구팀과 공동연구를 통해 면역 광역학치료요법(IPDT)에 사용될 수 있는 새로운 lutetium texaphyrin 코어의 광감응제(PS)인 LuCXB 시스템을 개발했다. 해당 연구는 “Lutetium Texaphyrin-Celecoxib Conjugate as a Potential Immuno-Photodynamic Therapy Agent” 라는 제목으로 2024년 7월에 Journal of the American Chemical Society (IF: 14.4)에 게재되었다. 전통적인 광역학 치료요법은 암 치료를 위한 비침습적인 치료요법으로서 유망한 도구이지만, 암세포 주변부의 저산소증으로 인해 활성산소종(ROS) 생성이 저해되어 치료효율이 감소하거나, 종양의 완전한 제거나 암의 재발 및 전이를 방지하는데 실패하는 등의 한계점을 보여왔다. 이 연구에서는 이러한 한계점을 해결하기 위해 ROS 생성 방식의 전환을 통한 PDT 효과의 제고와 면역치료와의 통합으로 암의 재발을 방지할 수 있는 방법이 연구되었다. 이 연구에서 개발된 LuCXB 시스템은 Lutetium texaphyrin 구조를 통해 종양 조직에 선택적으로 축적됨으로써 암 세포 주변부에 효율적으로 작용할 수 있으며, aqueous 환경에서 Celecoxib 구조와의 상호작용을 통해 ROS 생성에서 type II 메커니즘을 type I 메커니즘으로 전환하여 저산소증 환경에서의 ROS 생성 효율을 높일 수 있었다. 이진용 교수팀은 이러한 LuCXB 시스템에 대해 비단열 분자동역학(NAMD) 시뮬레이션과 범밀도함수이론(DFT) 계산 등을 통해 수용액 환경에서의 폴딩 구조와 그에 따른 에너지 상태 변화를 규명함으로써 ROS 생성 메커니즘 전환에 대한 이론적인 근거를 제시하였으며 reference 시스템들에 대해 속도론적인 관점에서의 ROS 생성 효율의 차이에 대해서도 확인하였다. 본 연구에서 개발된 새로운 광감응제를 통해 암 치료를 위한 광제어 치료법 발전에 기여할 것으로 기대된다. *논문명:Lutetium Texaphyrin-Celecoxib Conjugate as a Potential Immuno-Photodynamic Therapy Agent.
- No. 280
- 2024-10-04
- 4804
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EGFR 또는 ALK 변이 비소세포폐암 환자 대상면역치료 병용요법의 3상 임상 연구 발표
성균관대학교 삼성서울병원 안명주 교수 연구팀이 EGFR 또는 ALK 변이가 있는 비소세포폐암(NSCLC) 환자를 대상으로 한 3상 임상 연구에서 면역치료제 아테졸리주맙(Atezolizumab)과 항혈관신생억제제인 베바시주맙(Bevacizumab), 항암화학요법을 병용한 치료가 유의미한 임상적 효과를 보였다고 발표했다. 이번 연구는 EGFR 또는 ALK 변이 비소세포폐암 환자에서 표적치료제(TKI) 저항성 발생 후 면역치료의 가능성을 확인하는 중요한 연구로 평가받고 있다. 이번 임상 시험은 한국 내 16개 병원에서 진행되었으며, 연구에 참여한 환자들은 TKI 치료에 저항성을 보인 이후 아테졸리주맙, 베바시주맙, 파클리탁셀(Paclitaxel), 그리고 카보플라틴(Carboplatin)을 병용한 치료(ABCP 요법)와 페메트렉시드(Pemetrexed) 및 카보플라틴 또는 시스플라틴(Cisplatin)을 병용한 치료(PC 요법)로 무작위 배정되었다. 주요 목표는 무진행 생존기간(PFS)의 연장이었으며, 연구 결과 ABCP 요법은 PC 요법에 비해 PFS가 유의미하게 연장되었음을 보여주었다. 총 228명의 환자 중 154명은 ABCP 요법을, 74명은 PC 요법을 받았으며, 평균 추적 관찰 기간은 26.1개월이었다. ABCP 요법을 받은 환자들은 PFS에서 8.48개월, PC 요법 환자들은 5.62개월로 나타나, ABCP 요법이 38%의 위험 감소를 보였다. 특히 PD-L1 발현 수준이 높을수록 PFS의 연장 효과가 더욱 두드러졌으며, 이로 인해 PD-L1 발현이 높은 환자에게는 ABCP 요법이 더 효과적일 수 있다는 가능성을 시사했다. 또한 AI-powered Tumor infiltrating lymphocyte score 검사상 TIL >20% 이상인 환자들에게 더 좋은 효과를 보여 PD-L1 발현 및 TIL 이 잠재적인 치료효과 예측표지자라고 할 수 있다. 이 연구는 TKI 치료 후 저항성이 발생한 EGFR 또는 ALK 변이 비소세포폐암 환자에서 면역치료와 항혈관신생억제제를 포함한 복합치료가 새로운 표준 치료로 자리잡을 가능성을 열어준 중요한 발견이다. 안명주 교수는 "이번 연구를 통해 EGFR 또는 ALK 변이 환자에서도 면역치료의 가능성을 확인했으며, 앞으로의 연구를 통해 더 많은 환자들에게 도움이 될 수 있는 치료 방법을 찾을 것"이라고 밝혔다. 이 연구는 암 치료에 있어 중요한 전환점을 마련할 것으로 기대되며, 연구 결과는 2023년 10월 Journal of Clinical Oncology에 발표되었으며 앞으로도 추가적인 장기 추적 연구가 필요하겠지만, 이번 연구는 면역치료가 비소세포폐암 치료에 있어 중요한 역할을 할 수 있음을 보여준다.
- No. 279
- 2024-09-30
- 5231
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비임상적인 부분이 임상적인 요소보다 환자의 만족도에 영향이 커
병원 리뷰 데이터에서 병원 서비스의 비임상적인 부분이 임상적인 부분보다 환자의 만족도를 이끌어내는 데에 영향이 크다는 것을 보여준 SKK GSB 이나윤 교수의 논문이 저명한 마케팅 학술지인 'Marketing Letters'에 게재됐다. 이 교수는 듀크 대학 퓨쿠아 경영대학원의 Richard Staelin 교수와 함께 미국 입원병원에 대한 구글 리뷰 31만 7천여개를 분석했다. 분석 결과, 질병의 진단 및 치료 결과 등 임상적인 요소보다 친절한 의사와 직원들, 깨끗한 시설 등 비임상적인 요소가 환자의 만족도에 대략 2배 정도의 영향을 미친다는 것을 알 수 있었다. 또한 각각의 요소에 대한 평가는 다른요소들과 독립적으로 이뤄지며, 긍정적인 평가를 받은 요소들과 부정적인 평가를 받은 요소들을 종합하여 환자가 전체 평점을 부여함을 알 수 있었다. 또 환자는 병원 서비스를 평가할 때 의사, 간호사, 그외 직원 등 특정 직원 또는 부서로 나눠서 판단하지 않았다. 환자는 이들을 병원 서비스를 제공하는 ’원팀’으로 판단해서 만족도를 평가했다. 이는 소비자 만족도 평가 질문지 형식에서 의사, 간호사, 그외 직원 등을 따로 평가해야 할 필요가 없음을 의미한다. 이 교수의 연구결과는 병원 또는 기업이 소비자의 서비스 만족도를 이해하는 데에 중요한 의미를 지닌다. 병원이 환자들의 만족도를 높이기 위해서는 임상적인 요소도 중요하지만 비임상적인 요소도 중요하기 때문에 비임상적인 요소에 대한 투자를 해야 한다는 것을 알려준다. 또한 임상적/비임상적 각각의 평가에 따라 전략적인 투자 결정을 할 필요도 있다. 이와 같이 이 교수의 논문에서 제시하는 간단한 분석방법으로 기업들은 빠르게 생성되는 온라인상 소비자 목소리를 실시간 분석하여 서비스 만족도를 이해하고 경영에 반영하는 것이 가능하다. 원본 저널: https://doi.org/10.1007/s11002-024-09738-2
- No. 278
- 2024-09-20
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고에너지/고출력 밀도 플렉서블 리튬이온배터리 개발
성균나노과학기술원(SAINT) 안성필 교수와 조홍석 연구교수 연구팀은 3차원 퍼콜레이티브(percolative) 금속 마이크로웹(micro-web) 기술 기반의 고에너지 밀도(208 Wh/kg) 및 고출력 밀도(1,048 W/kg)를 지닌 플렉서블 리튬이온배터리를 개발했다고 밝혔다. 기존 상용 리튬이온배터리의 경우는 외력에 의한 물리적 변형 시에 단락 등에 의한 배터리 내부 전해질의 높은 화학적 반응에 의한 폭발 위험으로 인해, 안전성 문제가 항상 존재해왔다. 이러한 문제점을 극복하고 배터리 성능 개선과 유연성을 동시에 확보하기 위해, 최근 국내외 연구는 3차원 구조를 지닌 전극 개발에 집중하였다. 기존 전극 소재 코팅 공정인 슬롯 다이(slot die) 공정은 2차원 형태의 평판형 금속 집전체에 슬러리 형태의 전극 소재를 코팅하는 방식으로 빠른 공정 속도를 지니고 있으나, 코팅층이 두꺼워서 전기화학적 성능이 저하 될 수 있는 문제점을 지니고 있다. 특히, 외력에 의한 전극의 물리적 변형 시에 코팅층의 분리가 발생하여, 전기적 용량 감소 및 단락과 같은 문제를 초래할 수도 있다. 이러한 기존 코팅 공정은 3차원 구조 집전체 표면에 균일하고 정교하게 전극 소재 코팅층을 형성하기 어렵다는 한계가 존재하여, 3차원 구조 집전체가 지닌 높은 유연성과 높은 비표면적을 최대한 활용하지 못한다는 한계를 보이고 있다. 본 연구에서는 전기방사(electrospinning) 및 전기도금(electroplating)을 이용하여 3차원 퍼콜레이티브 금속 마이크로웹 기반 초경량 플렉서블 집전체를 개발하였다. 더불어, 미세 코팅한 정전기 스프레이(electrostatic spraying) 코팅 기술의 도입을 통해, 고에너지 밀도 및 고출력 밀도를 지닌 3차원 구조 전극 기반의 플렉서블 리튬이온배터리를 최종적으로 개발하였다. 컴퓨터 시뮬레이션과 다양한 전기화학적 분석을 진행하여, 3차원 구조 전극을 사용에 따른 리튬이온 확산 및 전자 이동도 향상에 관한 메커니즘을 상세하게 분석하였다. 3차원 퍼콜레이티브 금속 마이크로웹으로 이루어진 플렉서블 전극은 기존에 사용되던 2차원 형태의 평판 전극에 비해 초경량성(4배 이상 무게 감소)을 갖추었고, 외력에 의한 3,000회 이상의 반복적인 기계적 변형에도 전기적 특성 변화가 2% 미만으로 유지되어 우수한 내구성을 보였다. 또한, 3차원 형태의 마이크로웹 구조는 전극과 전해질 간의 접촉 면적을 크게 높여, 기존 2차원 형태의 전극에 비해 리튬이온 확산 및 전자 이동도가 각각 6배 및 4배 이상 향상되었다. 이를 통해, 본 연구팀은 208 Wh/kg의 에너지 밀도와 1,048 W/kg의 출력 밀도의 플렉서블 리튬이온배터리를 개발하는 데 성공하였으며, 이는 기존 상용 리튬이온배터리가 지닌 성능보다 2배 이상 높은 수치이다. 또한, 고분자 젤 전해질이 적용된 플렉서블 전고체 리튬이온배터리는 물리적 변형(굽힘, 점힘 등) 및 절단 후에도 안정적인 출력 전압을 보여, 높은 안정성과 안전성을 보였다. 본 연구는 차세대 웨어러블 전자기기의 핵심 에너지 공급원으로서, 기존 배터리 기술이 지닌 유연성 및 성능의 한계를 극복할 수 있는 계기를 마련할 것으로 예상된다. 안성필 교수는 “본 연구를 통해 개발된 3차원 플렉서블 전극은 플렉서블 리튬이온배터리의 성능과 기계적 안정성을 동시에 확보 할 수 있는 효과적인 방안으로 주목받고 있으며, 특히 3차원 구조의 전기화학적 성능 향상 요인을 규명하였다는 점이 중요한 성과로 평가된다.”라고 강조했다. 또한, “본 연구를 통해 개발한 플렉서블 리튬이온배터리는 전극 제조에서부터 분리막 제조까지, 전기수력학 공정 기술 기반의 롤투롤 대면적 제조 공정이 가능하여, 차세대 플렉서블 배터리 제조 공정으로 활용될 잠재력이 큽니다.”라고 밝혔다. 마지막으로 “최근에는 다학제 과학기술이 접목된 연구개발이 활발하게 이루어지고 있는 만큼, 다양한 분야 연구자들 간의 활발한 연구지식 교류를 통해 앞으로도 혁신적인 연구가 끊임없이 이어지는 것이 중요하다.”라고 말했다. 이번 연구의 1저자 조홍석 연구교수는 “이러한 3차원 유연 전극은 배터리의 성능 및 유연성을 극대화할 뿐만 아니라 전기화학 반응으로 인한 배터리의 발열을 효과적으로 분산할 수 있어, 최근 배터리 과열 및 폭발 위험에 관한 문제를 해결할 수 있는 솔루션이 될 수 있다고 생각한다” 라고 뜻을 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부의 우수신진연구사업(RS-2023-00211303), 창의·도전연구 (RS-2023-00247975) 및 나노커넥트사업(2022M3H4A408507611)의 지원을 받아 수행되었으며, 재료 분야 상위 2.2% 이내의 세계적인 학술지인 Advanced Materials (IF: 27.4)에 8월 13일 온라인 게재되었다. ※ 논문명: Percolative Metal Microweb-Based Flexible Lithium-Ion Battery with Fast Charging and High Energy Density (저널: Advanced Materials, https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202407719) ▲ 3차원 퍼콜레이티브 금속 마이크로웹 기반 고에너지 밀도 및 고출력 밀도를 지닌 플렉서블 리튬이온배터리의 제조 공정과 해당 배터리에 사용된 전극의 초경량성 및 기계적 특성 ▲ 3차원 형태 마이크로웹 전극의 half-cell 성능 결과와 리튬이온 확산 및 전자 이동도 등의 전기화학적 분석 및 컴퓨터 시뮬레이션 결과 ▲ 3차원 형태 마이크로웹 전극으로 구성된 full-cell 성능 결과 및 고분자 젤 전해질 기반 전고체 플렉서블 리튬이온배터리를 이용한 배터리 성능 분석
- No. 277
- 2024-09-20
- 5998
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‘정부의 연구지원, 특허에서 명시 누락…과학 기술 혁신 기여도 과소평가’ 밝혀
시스템경영공학과 권석범 교수가 발표한 연구에 따르면 정부의 연구지원이 특허 기술에 기여한 정도가 저평가되고 있는 것으로 나타났다. 특히, 상업적 이해관계가 깊이 얽힌 연구 성과일수록 특허에서 정부의 연구지원이 명시되지 않는 경향이 뚜렷하다는 사실이 밝혀졌다. 이 연구는 8월 30일, 권석범 교수의 단독 논문으로 세계적 권위의 학술지 Science에 게재되었다. 정부는 기초 과학 연구와 기술 혁신을 촉진하기 위해 연구 자금, 기술 인프라, 인력 지원 등 다양한 정책적 지원책을 마련해 왔다. 이러한 지원을 통해 나온 연구 성과물은 특허로 이어질 수 있으며 정부는 해당 특허에 연구지원이 명시되도록 규정하고 있다. 이는 정부가 공공 후생 증진을 위해 그 특허를 활용할 수 있는 권리를 보장하기 위한 제도적 장치다. 그러나 이번 연구는 이러한 명시가 제대로 이루어지지 않는 경우가 빈번하다는 사실을 드러냈다. 약 84,000건의 미국 특허와 논문 데이터를 분석한 결과, 연구 논문에는 미국 연방 정부의 연구지원이 명시되었으나 해당 연구 성과물의 특허에는 정부의 연구지원 표기가 누락된 경우가 약 30%에 달하는 것으로 나타났다. 특히, 상업적 이해관계가 깊은 특허일수록 이러한 누락이 더 빈번하게 발생했다. 예를 들어, 기업이 해당 특허를 소유하거나 기업과 정부의 연구지원이 동시에 이루어진 경우, 연구 성과물의 기술적·경제적 가치가 클수록 정부 지원에 대한 명시가 더욱 자주 누락되었다. 권석범 교수는 이러한 결과가 정부의 연구지원이 과학 기술 혁신에 대한 기여 정도가 왜곡되어 평가됐을 가능성을 시사한다고 말한다. 정부 지원이 명시되지 않을 경우 정부의 과학 기술 혁신에 대한 기여도가 축소 평가될 뿐만 아니라 정부가 공익을 위해 해당 특허를 활용할 권리를 행사하기 어려워져 공공의 이익에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 권석범 교수는 “특허화된 연구 성과물에 정부의 연구지원을 명시하는 것은 정부가 공익을 위해 연구 성과물을 활용할 수 있는 기회를 보장하는 중요한 제도적 요소”라며 “이번 연구는 정부의 연구 지원이 특허에 제대로 반영되고 있는지 체계적으로 모니터링하고 관리하는 제도의 필요성을 뒷받침하는 근거로 활용될 것으로 기대된다”라고 설명했다. ※ 논문명: Underappreciated government research support in patents ※ 저널: Science ※ DOI: http://www.science.org/doi/10.1126/science.ado1078 정부의 연구지원이 특허에 명시되는 정도 비교 정부의 연구지원을 명시한 특허와 그렇지 않은 특허의 기술적, 경제적 가치 비교
- No. 276
- 2024-09-13
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한국어의 언어 사용 효율성 규명
영어영문학과 이한정 교수가 언어학 이론 분야에서 가장 권위 있는 국제 학술지 『Language』에 연구 논문을 게재할 예정이다. 이 논문은 오는 9월에 출판될 예정으로, 한국인 언어학자가 단독 저자 논문으로 이 학술지에 게재되는 최초의 사례이다 (소논문 및 리뷰 논문 제외). 미국언어학회가 발행하는『Language』는 올해로 창간 100주년을 맞이한 학술지로, 이번 성과는 그 의미가 더욱 크다. 이한정 교수의 논문 “단서의 신뢰도, 의사소통의 효율성, 그리고 차등 주어 표지: 한국어 사례 연구”는 언어 사용에서의 의사소통 효율성 원칙을 심층적으로 탐구한 연구이다. 이 연구는 한국어 화자들이 비격식 대화에서 문맥의 단서 신뢰도에 따라 명사구의 복잡성을 어떻게 조정하는지를 분석하여, 언어 생산의 인지적 비용과 의사소통 효과 간의 균형을 최적화하는 방법을 규명했다. 이 교수는 이번 연구에서 한국어 회화 데이터를 정밀하게 분석하여, 언어적 요소와 비언어적 요소가 주어 명사구의 복잡성에 미치는 영향을 살펴보았다. 이 교수는 “이번 연구를 통해 한국어의 독특한 언어적 특징을 보다 심층적으로 이해할 수 있었다”라며, “언어 사용에서의 효율성 원칙을 밝힘으로써, 인간의 의사소통 방식이 얼마나 정교하게 설계되었는지를 보여주고자 했다”고 전했다. 이번 연구는 한국연구재단의 지원을 받아 수행되었으며, 이를 통해 이한정 교수는 한국어의 독특한 언어 구조와 사용 방식의 기저에서 보이지 않은 손과 같이 작동하는 보편적 원리에 대한 새로운 통찰을 제공하고자 했다. 이한정 교수는 성균관대학교 영어영문학과의 김나연 교수와 학부 및 대학원생들이 참여하는 ‘언어인지 랩’을 운영하며, 언어 구조, 의미 및 인지에 관한 국제적인 연구 성과를 지속적으로 창출하고 있다. 또한, 현재 본교 인공지능혁신융합대학 사업의 지원을 받아 인공지능을 활용한 영어 연구와 교수학습법 개발에도 주력하고 있다.
- No. 275
- 2024-09-10
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