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경제학과 류두진 교수, 경영학 Top Journal 논문 게재

경제학과 류두진 교수, 경영학 Top Journal 논문 게재 ▲ 류두진 교수(왼쪽)와 Jianfeng Hu 교수(오른쪽) 경제학과 류두진 교수가 Singapore Management University, CUNEF Universidad, Willamette University와의 국제협력연구를 통해 작성한 “Who profits from trading options?” 논문이 경영학 분야 Top Journal인 Management Science에 게재되었다. Finance 및 경제학 분야에서 미국이 아닌 우리나라 금융시장을 분석한 실증연구가 Top 저널에 게재되는 일은 극히 드물다. 본 연구는 국내 금융시장의 방대한 고빈도 자료를 분석하여, 옵션 시장에서 투자자 유형별로 다양한 거래전략과 투자 스타일을 심층 연구하였다. 성균관대 경제연구소장 및 SKKU Global Finance Research Center (GFRC)　센터장인 류두진 교수와 오랜 기간 함께 연구를 수행한, 본 논문의 공동연구자 Jianfeng Hu 교수는 오는 10월 26일 우리 대학을 방문하여 학문후속세대를 위한 특강을 하고, 성균관대학교와 싱가폴 명문대학과의 본격적인 교육 및 연구 협력을 추진할 예정이다. 또한, 본교 기획조정처가 주관하는 ‘글로벌연구플랫폼’의 성과확산을 위해 참여하고 자문할 예정이다. 본 논문의 게재정보는 다음과 같다. Hu, J., Kirilova, A., Park, S.G., Ryu, D.* (2023), Who profits from trading options?, Management Science (DOI: 10.1287/mnsc.2023.4916). *Alphabetical order

2023-09-26

경영학과 이은주 교수 연구팀, 의료 인공지능에 대한 소비자 반응 연구결과 발표

경영학과 이은주 교수 연구팀, 의료 인공지능에 대한 소비자 반응 연구결과 발표 경영학과 이은주 교수 연구팀은 최근 학술지 Psychology & Marketing에 의료 소비자가 의사 결정을 내리는 방식에 관한 연구 결과를 발표했다. 인공지능을 활용한 의료가 본격적으로 논의되고 있지만 소비자가 의료 인공지능을 어떻게 경험하고 후속 치료를 위해 이러한 의료 서비스 제공자를 이용하는지에 대해서는 알려진 바가 거의 없다. 연구팀은 본 연구에서 ‘의료 AI와 인간 의사로부터 받는 개인화된 서비스가 의료 소비자의 재방문 의향에 미치는 영향’에 대해 연구했다. 연구결과 의료 서비스 제공자 유형(인간 또는 AI)에 관계없이 소비자들이 '고도로 개인화된' 의료 상담을 받은 후 '덜 개인화된' 상담을 받았을 때보다 더 높은 행복감을 느끼는 경향이 있다는 결과를 발견했다. 한편 소비자들은 ‘덜 개인화된’ 상담을 받은 경우에도 인간 의사와의 후속 방문을 선호했다. 이를 통해 ‘공감력’이라는 변수가 의료 서비스 제공자 유형과 재방문 의향 사이의 상관관계에 영향을 미친다는 것을 알 수 있었다. 아울러 ‘고도로 개인화된’ 의료 상담의 경우 ‘덜 개인화된’ 의료 상담보다 전대상피질이 더 활성화되며 이러한 활성화는 참가자의 재방문 의향과도 상관관계가 있다는 것을 발견했다. 또한, 측두후두방추피질은 개인화의 수준과 관계없이 의료 인공지능이 아닌 인간 의사를 방문했을 때 더 활성화되었으며 이 활성화도 참가자의 재방문 의향과도 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 인간을 고도로 흉내낼 수 있는 의료 AI조차 현재로서는 인간 의사를 대체할 수 없으므로 인간 의사는 의료 상담과 치료를 제공하는 데 여전히 중요하다는 것을 시사한다. 한편 연구팀은 행동 실험과 함께 신경 영상 기법(fMRI)를 활용하여, 데이터로는 알 수 없는 지각, 감정 및 의사 결정의 신경 과정을 밝혀냈다. 이는 설문 조사만으로는 얻을 수 없는 뉴로마케팅에 대한 심층적인 인사이트를 주었다고 연구팀은 밝혔다. 장이연 제1저자는 “마케팅, 심리학, 신경과학 등 학제 간 연구를 통해 연구방법론에 새로운 인사이트를 제공한 것에 의의가 있다”며 “소비자 웰빙, 헬스케어 분야에서 신경과학과 감각 마케팅을 활용한 후속 연구를 이어나갈 것”이라고 말했다. 연구팀의 이번 연구결과는 Psychology & Marketing(IF 6.7)에 게재되었다. ※논문명: Consumers’ Responses to Personalized Service from Medical Artificial Intelligence and Human Doctors ※저자명: 장이연(제1저자), 담문영(제2저자), 이은주 교수(교신저자)

2023-09-19

류두진 교수, 강연찬 학부생, 금융공학연구 논문 게재

류두진 교수, 강연찬 학부생, 금융공학연구 논문 게재 본교 경제학과 류두진 교수(교신저자)와 인하대학교 강연찬 학부생(제1저자)의 “금융 분야의 기계학습 모형 활용 추이” 논문이 한국연구재단 등재학술지 금융공학연구에 게재되었다. 타 대학 학부생이 본교 전임교원과 연구논문을 작성하여 게재한 경우는 경제학과에서 처음 있는 일이다. 우리 대학 Global Finance Research Center(센터장: 류두진 경제연구소장)는, 본교 대학원생뿐 아니라, 국내외 석학, 해외저명大 교수, 국내기관 박사급 연구원 등 다양한 연구자가 참여할 수 있도록 매주 토요일에 Seminar를 개최한다. 강연찬 학부생은 외부 연구보조원 자격으로 연구와 세미나에 참여하여 논문 작성을 진행하였다. 해당 연구는 금융 분야에서 자산가격의 예측, 시장의 이상현상 탐지, 자산투자전략, 포트폴리오 구축 및 관리에 활용될 수 있는, 다양한 기계학습 모형을 활용 분야별로 체계적으로 정리한다. 인공지능과 기계학습 분야의 빠른 발전 속도와 비교하면, 경제학과 재무금융분야에서 기계학습 최신모형을 활용하는 연구는 적극적으로 이루어지지 않고 있다. 한편, 이공분야에서는 경제이론과 금융시장에 대한 깊은 이해 없이 기계학습 모형을 단순하게 적용하는 연구가 많다. 이 논문은, 빅데이터 분석과 기계학습 모형의 중요성은 계속 증가하고, 사회과학과 이공학의 양 분야에 대한 폭넓은 이해에 기반한 통합연구가 필요함을 제시한다. 강연찬 학부생은 “SKKU Finance Lab.과 Global Finance Research Center는 타대학 학생에게도 연구의 동기를 주고, 많은 것을 배울 수 있는 경험을 제공합니다. 앞으로 성균관대학교 경제학과 대학원에 진학하여, 성균관대 선배님들처럼 국제저명 SSCI학술지에 많은 연구 성과를 게재하고 싶습니다.”고 포부를 밝혔다. 논문의 게재정보는 다음과 같다. 강연찬,류두진(2023). 금융 분야의 기계학습 모형 활용 추이. 『금융공학연구』, 22:3, 141-168.

2023-09-19

약학과 권용석 교수, 비대칭 인산 촉매 활용 질소-헤테로고리 화합물의 신규 비대칭 축 조절 반응 개발

약학과 권용석 교수, 비대칭 인산 촉매 활용 질소-헤테로고리 화합물의 신규 비대칭 축 조절 반응 개발 - 질소-헤테로고리 골격 비대칭 축 포함 화합물의 접근성 확대 및 신약 개발 활용 기대 ▲ 약학과 권용석 교수(왼쪽, 교신저자)와 김아름 박사과정생(오른쪽, 제1저자) 약학과 권용석 교수 연구팀이 비대칭 인산 촉매를 이용하여 N-1, C-2, C-3 위치에 비대칭 축을 갖는 아릴-인돌 화합물의 신규 비대칭 축 조절 반응을 개발했다. 질소-헤테로고리 화합물은 의약학적 활성이 높은 것으로 널리 알려져 있어 이를 효율적으로 합성하기 위한 노력이 이어져 왔다. 또한 신약 개발에서 카이랄성을 조절하는 것은 아주 중요한 문제이다. 질소 헤테로고리의 비대칭 중심을 조절하기 위한 합성법은 기존에 많이 연구되었으나 비대칭 축을 갖는 질소 헤테로고리 화합물의 합성법은 부족하며, 현재까지 알려진 합성법은 적용 가능한 화합물 범위가 좁아 접근성이 좋지 않다는 문제가 있다. 이에 권용석 교수 연구팀은 비대칭 인산 촉매를 이용한 단일 반응으로 아릴-인돌 화합물의 N-1, C-2, C-3 위치의 비대칭 축을 높은 수율과 거울상 이성질체 선택성으로 합성할 수 있는 효율적 합성법을 개발하였다. 본 연구에서 거울상 이성질체 선택성 및 반응 메커니즘을 전자 밀도 함수 계산(DFT Calculation)을 근거로 설명하였다. 본 연구에서 합성한 비대칭 축을 갖는 새로운 골격의 질소-헤테로고리 화합물이 여러 암세포주에서 높은 항암 활성을 띄는 것을 관찰하였다. 거울상 이성질체가 각각 서로 완전히 다른 생물학적 활성을 나타낼 수 있다는 점에서 비대칭 축을 갖는 질소 헤테로고리 화합물이 신약 개발의 약물 골격 다양성 확보 측면에서 매우 중요하다. ▲ N-1, C-2, C-3 위치에 비대칭 축을 갖는 아릴-인돌 화합물의 신규 비대칭 축 조절 반응 권용석 교수는 “이번 연구결과는 기존에 보고된 비대칭 축 조절 합성법의 공통적 한계였던 좁은 기질 범위를 벗어나 현실적으로 다양한 질소-헤테로고리 화합물에 적용시킬 수 있는 합성법을 개발한 것에 의의가 있다”며 “비대칭 축을 갖는 비소세포성 폐암 치료제인 sotorasib과 같은 약물이 이미 FDA의 승인을 받아 시판 중인 만큼, 실질적인 약물 골격 다양성 확보 측면에서 본 연구의 응용이 기대된다”고 밝혔다. 연구팀의 이번 연구 결과는 한국연구재단의 신진연구자지원사업과 기초연구실사업, 국가슈퍼컴퓨팅센터의 R&D혁신지원 프로그램 및 포스코 청암재단의 포스코사이언스펠로십의 지원으로 수행되었으며 세계적 권위의 종합 과학 분야 국제학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications, IF 16.6)에 9월 7일 게재되었다. ※ 논문명: All-round catalytic and atroposelective strategy via dynamic kinetic resolution for N-/2-/3-arylindoles ※ 저자명: 권용석(교신저자), 김아름(제1저자), 이찬희(공동저자), 송자영(공동저자), 이상국(공동저자) ※ DOI: https://www.nature.com/articles/s41467-023-41299-2

2023-09-11

성능 저하 유발하는 잔여물 없이 차세대 반도체 만든다

성능 저하 유발하는 잔여물 없이 차세대 반도체 만든다 - IBS 나노구조물리연구단, 고집적 차세대 반도체 상용화 발판 마련 - 지지체 바꾼 청정 공정 제안 … Nature Nanotechnology 誌 게재 ▲ (왼쪽부터) 이영희 교수(교신저자), Chandan Biswas 연구위원(공동 교신저자), Ashok Mondal 학생연구원(제1저자) 고집적 차세대 반도체 상용화 발판이 마련됐다. 나노구조물리연구단 이영희 연구단장 연구팀은 윤미나 미국 오크리지국립연구소 그룹리더 연구팀과의 공동 연구를 통해 성능 저하를 유발하는 잔여물 없이 차세대 반도체 소자를 제작할 수 있는 새로운 공정을 개발했다. 성능을 한층 높인 차세대 반도체를 구현하기 위해서는 우수한 성능을 가진 전계효과트랜지스터(FET, Field Effect Transistor) 소자 개발이 필수적이다. 실리콘을 대체할 이상적인 FET 소재로는 물리·전기적 특성은 물론 반도체 특성까지 지닌 전이금속디칼코게나이드(TMD, Transition Metal Dichalcognide)가 각광받고 있다. 하지만 10여 년에 걸친 집중적인 연구에도 불구하고, 공정 과정에서 사용되는 잔류물이 소자에 남아 성능을 저해한다는 문제가 상용화에 걸림돌이 되어왔다. 이차원 반도체소자 공정에서는 반도체 물질 전사를 위해 전통적으로 절연체인 폴리메타크릴산메틸(PMMA, Polymethyl Methacrylate)를 지지체로 사용해왔다. 그러나 TMD 반도체 물질 위에 PMMA 잔류물질이 남아 소자 성능을 저하시키는 것이 골칫거리였다. 학계에서는 다양한 유기물질을 사용하여 PMMA를 대체할 지지체를 찾아왔지만, 여전히 잔류물로 인한 전자적, 역학적 손실을 피하기는 어려웠다. 공동 연구진은 PMMA 대신 폴리프로필렌 카보네이트(PPC, Polypropylene Carbonate) 지지체를 사용하면 이 문제를 해결할 수 있음을 규명했다. 우선 연구진은 고집적이 가능한 수㎝ 크기 이황화몰리브덴(MoS2) 기반 이차원 반도체 물질을 합성하고, PPC를 지지체로 사용하여 반도체 물질을 전사했다. 이렇게 제작된 단일층 MoS2 소자에는 지지체인 PPC가 0.08% 미만으로 극소량만 남아 성능 저하가 거의 없었다. 더 나아가, 기존 공정의 또 다른 문제였던 단일층 반도체 소자의 쭈그러짐 문제도 해결했다. 연구진은 PPC와 이황화몰리브덴 사이의 흡착에너지가 작아 PPC가 반도체 표면 위에서 쉽게 떨어지기 때문에 잔류물이 거의 없다고 설명했다. 연구진이 제작한 MoS2 FET 소자는 양자 한계에 근접한 78Ω-µm의 작은 옴접촉저항*과 1011 이하의 큰 전류 온/오프 비*, 1.4mA/µm 이하의 최대전류* 값을 나타내는 등 지금까지 개발된 어떤 소자보다 뛰어난 성능을 보였다. * 옴접촉저항: 전압차이에 따라 저항이 선형적으로 변함 ** 전류 온/오프(on/off) 비: 최대전류와 최소전류의 비 *** 최대전류(on-current 전류): 전압에 따라 전류가 변하고 최대전압일 때 발생하는 최대전류 연구를 주도한 이영희 단장은 “우리가 제안한 청정 이차원 소자 제조 공정은 대면적 TMD 소재를 고성능 전자기기 소자로서 응용하기 위한 이상적인 플랫폼”이라며 “PPC 지지체를 이용한 이차원 반도체 소재 전사 기술을 향후 다양한 이차원 소자 집적에 폭넓게 활용될 것으로 전망된다”고 말했다. 연구 결과는 9월 5일(한국시간) 저명 국제학술지 ‘네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology, IF 38.3)’에 게재됐다. ▲ 잔류물 없는 대면적 단일층 MoS2-FET 제조 ※ 논문명: Low Ohmic contact resistance and high on/off ratio in transition metal dichalcogenides field-effect transistors via residue-free transfer ※ 저자: Ashok Mondal, Chandan Biswas, Sehwan Park, Wujoon Cha, Seoung-Hun Kang, Mina Yoon, Soo Ho Choi, Ki Kang Kim, and Young Hee Lee.

2023-09-05

심혈관계 질환 진단 및 치료를 위한 바이오 전자 스티커 기술 개발

심혈관계 질환 진단 및 치료를 위한 바이오 전자 스티커 기술 개발 - 네이처 일렉트로닉스에 9월 2일(토) 논문 게재 - 부드럽고 응력 완화 특성이 뛰어난 혁신적 심장 전자 스티커 패치 개발 ▲ (왼쪽부터) 손동희 교수(교신저자), 신미경 교수(교신저자), 최희원 박사과정생(제1저자), 김예원 박사과정생(제1저자), 김수민 박사과정생(제1저자) 전자전기공학부 손동희 교수와 글로벌바이오메디컬공학과 신미경 교수 공동연구팀은 추가적인 봉합술이 필요없는 부드러운 신축성 심장 접착 전자 패치 기술을 개발하였고, 이를 기반으로 움직이는 동물로부터 장기간 안정적으로 심전도(ECG)를 계측해내 심혈관계 질환을 진단함과 동시에 전기자극으로 치료했다. 심장의 반복적인 수축-이완 운동에도 안정적으로 구동할 수 있는 체내 이식형 전자소자를 만들기 위해 신축성이 우수하고, 부드러운 기계적 특성을 갖는 고분자 소재를 이용한 다양한 전자소자들이 개발되어왔다. 그러나, 신축성과 전도성을 동시에 지니기 위해 고체 상태의 전도성 첨가제를 넣은 고분자 복합소재(composite)는 고분자 본연의 기계적 특성을 잃어버리고 딱딱하게 변성되어, 굴곡지고 부드러운 심장 조직 표면을 압박 없이 감싸기에 어려움이 있다. 이에 따라 장기간 안정적으로 심전도를 기록하는 데에 한계가 있었다. 그뿐만 아니라, 반복적인 심장의 움직임에도 소자를 고정하기 위해 바느질에 기반한 봉합술이 필수적이다. 이에 연구팀은 부드러우면서도 신축성을 갖는 네트워크 구조의 자가치유 고분자 기판층, 뛰어난 심장 접착성을 가지는 하이드로젤층, 내구성이 뛰어난 액체 금속 필러-자가치유 고분자 복합체 전극층으로 구성된 심장 전자 패치를 개발하였다(그림 1). [그림1] 심장조직에 손상을 주지 않으면서 장기간 안정적으로 부착되어 구동 가능한 심장 패치 기술 해당 심장 접착 전자 패치는 반복적인 심장 박동 상황에서도, 바느질을 전혀 하지 않고 심외막에 신속하고 안정적으로 부착이 가능했다. 네트워크 구조의 자가치유 고분자 기판층과 조직 접착성 하이드로젤층의 3차원 결합 구조를 통해 접착성능을 향상했으며, 고분자층의 응력 완화 효과와 더불어 반복된 심장박동에도 접착성능을 유지할 수 있었다. 또한, 패치의 빠르고 균일한 접착능력을 통해 움직이는 심장 표면에서도 패치의 고른 부착이 가능했다(그림 2). [그림2] 네트워크 구조의 자가치유 고분자 기판과 조직 접착 하이드로젤 층의 3차원 구조와 패치의 응력완화 효과를 통한 빠르고 균일한 접착성능 구현 아울러 연구팀은 심근 경색 유발 소동물 모델에서 심근경색 유도 전후의 심장 신호를 획득하고 변화를 관찰하는데 성공하였으며 심근경색 진단이 가능할 정도의 정확한 심장 신호를 획득할 수 있는 패치의 성능을 검증하였다(그림 3). [그림 3] 부드러운 신축성 조직 접착성 심장 패치의 체내 안정성과 부정맥 진단 및 치료 이후 움직이는 동물로부터 한 달 동안 신호의 유실 없이 심전도 계측에 성공했다. 또한, 부정맥 및 급성심근경색을 나타내는 심전도 진단에 성공했으며 전기자극을 통해 효과적으로 심박조율이 가능함을 증명하였다. 이를 통해 해당 패치가 양방향성 심장 패치임을 확인할 수 있었다. 구체적으로, 개발된 심장 패치를 이용하여 부정맥 유발 소동물 모델에서 심장 신호를 획득하여 부정맥의 단계를 진단하고 전기자극을 통해 치료할 수 있었다(그림 4). [그림 4] 부드러운 신축성 조직 접착성 심장 패치의 체내 안정성과 부정맥 진단 및 치료 또한, 액체 상태를 갖는 금속 입자들의 부드러운 물성을 갖는 전극과 전기방사 방식으로 만든 네트워크 구조 자가치유 고분자 기판층은 심장박동으로 인해 축적된 응력을 완화시킬 수 있는 최적의 솔루션을 제공하였으며 어떠한 조직 손상도 유발하지 않았다. 한편, 본 연구팀은 이러한 양방향성 심장 패치의 우수한 성능이 액체금속 기반 복합체 전극층과 조직접착 하이드로젤 층의 화학적 상호작용으로부터 구현됨을 밝혔다. 기존의 액체 금속 기반 입자들의 표면에 불가피하게 형성되는 산화막은 우수한 전도성을 나타내는데 걸림돌이 되어 왔으나 연구팀이 개발한 패치에서는 접착성 하이드로젤의 작용기와 액체금속 입자의 배위결합에 의해 산화막이 깨질 수 있었으며 이는 안정적인 전기자극 및 신호 계측에 있어 핵심적인 역할을 하고 있었다(그림 5). [그림 5] 부드러운 액체금속 기반 복합체 전극층과 조직접착 하이드로젤의 작용기와의 상호작용을 통해 높은 전기적 안정성 구현 기존의 전자 패치는 심장에 고정이 되지 않아 추가적인 봉합술이 필요하고, 물성이 딱딱하여 반복적인 심장의 움직임에 의해 쉽게 손상되어 오랫동안 사용하기에 어려웠으나 본 연구에서 개발된 심장 접착 전자 패치는 뛰어난 심전도 계측 및 자극성능을 보유하고 있어 새로운 형태의 바이오 전자소자 플랫폼을 제시할 뿐만 아니라 관련 응용 분야 확대를 위한 디딤돌이 될 것으로 기대된다. 손동희 교수는 “본 연구에서 개발된 바이오 전자 스티커 패치 기술은 심혈관계 중증 질환의 정밀 진단 및 치료 효과를 크게 개선할 수 있을 것으로 기대되며 더 나아가 인체 내 다양한 장기에 차세대 전자약으로써 응용될 수 있다”고 말했다. 신미경 교수는 “본 연구는 우리 몸에 혈액을 공급하기 위해 매우 중요한 역할을 하는 심장에 바느질 필요 없이 적용할 수 있는 의료전자소재 및 소자를 구현한 것으로, 인체 조직과 매우 유사한 기계적 물성을 갖도록 구성된 고분자, 액체금속 등의 조합을 통해 얻어낸 것이 의미가 크다. 이는 심장 뿐만 아니라 뇌, 신경, 근육 등 다양한 장기에 적용할 수 있는 바이오 전자 플랫폼으로 활용 가능할 것으로 기대된다”고 연구 의의를 설명했다. 연구팀은 심장 패치의 면적과 채널 수를 증가시켜 더욱 세밀한 부위별 심장 신호 획득을 통해 심장질환 치료 약물의 작용 기전을 밝혀내려는 후속 연구를 진행하고 있다. 본 연구는 과학기술정보통신부‧한국연구재단 기초연구사업, 기초과학연구원, 과학기술정보통신부‧한국연구재단 전자약기술개발사업의 지원으로 수행되었으며, 연구결과는 전자공학 분야에서 최고의 권위를 갖는 국제 학술지인 네이처 일렉트로닉스(Nature Electronics, IF: 34.3, JCR 0.2%)에 9월 1일(금) 게재되었다. ※ 논문명 : Adhesive bioelectronics for sutureless epicardial interfacing ※ DOI: https://doi.org/10.1038/s41928-023-01023-w ○ 관련 언론보도 - 성균관대 연구팀, 심혈관계 바이오 전자 스티커 개발 <뉴시스, 2023.09.04.> - 성균관대 손동희 교수 공동연구팀, 심장 전자 스티커 패치 개발 <한국대학신문, 2023.09.04.> - 봉합 없이 심장표면에 붙이면 끝…성균관대, 신축성 전자패치 개발 <디지털타임스, 2023.09.03>

2023-09-04

삼성융합의과학원 원홍희 교수 연구팀, 이상지질혈증에 관한 새로운 약물 타겟 유전자 발굴

삼성융합의과학원 원홍희 교수 연구팀, 이상지질혈증에 관한 새로운 약물 타겟 유전자 발굴 - Cell Reports Medicine 연구 결과 게재 ▲ (왼쪽부터) 원홍희 교수(교신저자), 김민서 연구원(제1저자), 송민구 연구원(제1저자) 삼성융합의과학원 원홍희 교수(삼성서울병원 삼성유전체연구소) 연구팀(제1저자: 김민서, 송민구, 교신저자: 원홍희)이 주도한 이상지질혈증에 관한 새로운 약물 타겟 유전자 발굴에 관한 연구가 ‘Cell Reports Medicine (IF 14.3)’에 게재되었다. 스타틴(statin)과 같은 지질강하제에 대한 세계적 수요가 높음에도 불구하고 스타틴 불내성 또는 불응성 환자에게 사용할 수 있는 약물의 수는 제한적인 상황이다. 본 연구팀은 멀티오믹스(multi-omics) 데이터와 생물정보학(bioinformatics) 방법을 활용하여 이상지질혈증에 대한 약물로 활용할 수 있는 신약 표적을 발굴해냈다. 본 연구는 약 30만명의 유럽 인종 유전체, 표현형 정보를 이용하여 혈중 지질(LDL 콜레스테롤, HDL 콜레스테롤, 중성지방)에 대한 각 개인의 유전자 점수(polygenic risk score)를 구하여 지질과 유전적으로 연관성을 보이는 다양한 질환들을 찾아냈고, 멘델리안 무작위 연구(Mendelian randomization)라는 유전체 기반의 연구 방법을 이용하여 두 개 이상의 지질과의 인과성을 보이는 질병들을 선별하였다. 또한 전사체 단위의 멘델리안 무작위 연구(transcriptome-wide Mendelian randomization)를 이용하여 이상지질혈증을 치료함과 동시에 최소 부작용을 가질 것으로 예측되는 새로운 약물 타겟을 발굴하여 제시하였다. 본 연구는 약물 타겟 발굴을 위한 새로운 통합 방법론을 제시함으로써, 기존의 전장 유전체 연관성 분석 (genome-wide association study; GWAS) 결과를 기반으로 수많은 후보 유전자 중에 새로운 약물 가능성이 높은 유전자를 발굴하였다는 점에서 높은 평가를 받았다. 본 연구에서는 30개의 새로운 이상지지혈증 약물 타겟 유전자를 제시하였고, 이 가운데 20%의 유전자는 이미 승인되거나 약물 임상단계에 있는 약물 표적으로 확인되었다(예: HMGCR, PCSK9). In silico 검증 단계에서 30개 표적 유전자 중에서 26개의 유전자가 검증되었고, 이들 유전자는 특히 간과 심장에서 많이 발현됨을 확인할 수 있었다. 아직 약물 개발이 이루어지지 않은 나머지 타겟 유전자들에 대해서도 추가 연구가 필요함을 암시한다. 원홍희 교수는 “이번 연구를 통해 발굴된 유전자들은 지금까지 진행된 혈중 지질 대규모 GWAS에서 확인된 유전자들과 비교하여 임상 시험에 진입하거나 승인될 가능성이 22배 더 높다는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구에서 제시된 새로운 통합 유전체 기반 접근법이 약물 표적을 찾기 위한 중요한 연구 전략임을 보여주었다”고 강조했다. 본 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 기초연구사업의 중견연구 지원사업, 보건복지부 및 과학기술정보통신부의 재원으로 치매극복연구개발사업(Korea Dementia Research Center, KDRC)의 지원으로 진행됐다.

2023-08-29

방석호 교수 연구팀, 생물학적으로 분해된 미세플라스틱의 위험성 보고

방석호 교수 연구팀, 생물학적으로 분해된 미세플라스틱의 위험성 보고 - 생분해된 미세플라스틱의 생물학적 위해성 보고 ▲ (왼쪽부터) 방석호 교수, 엄지인 석사과정생, 경희대 이은열 교수 화학공학/고분자공학부 방석호 교수 연구팀은 미생물로부터 분해된 미세플라스틱의 위험성에 대해 보고했다. 플라스틱 폐기물은 자연 상태에서 생분해되지 못하고 토양 및 해양으로 유입되면 장기간에 걸쳐 광분해 및 풍화작용 등에 의해 5mm 이하 크기의 미세플라스틱 및 초미세 플라스틱으로 부서지게 된다. 미세플라스틱은 수질 정화 시스템으로 처리되지 않기 때문에 생태계 전반에 영구적인 오염을 유발한다. 폐플라스틱은 분리 및 선별 기술의 어려움과 높은 처리비용 등 다양한 문제점 때문에 재활용률이 10%를 채 못 넘기고 있다. 최근 환경에 미치는 영향을 최소화하고 폐플라스틱을 생분해하는 미생물 혹은 단백질/효소들이 발견되면서 폐플라스틱 재활용에 큰바람을 불어오고 있지만, 제한된 대사 능력과 느린 분해 과정 때문에 플라스틱 대부분이 완전히 분해되진 않는다. 따라서 본 연구에서는 글로벌 수요를 충족시키기 위해 기존에 보고되지 않은 생분해된 미세플라스틱의 생물학적 영향력을 조사했다. 방석호 교수 연구팀은 미생물(Rhodococcus Ruber C208)을 이용하여 나노 플라스틱의 생분해를 유도하여 비교한 결과, 분해로 인한 크기 감소뿐만 아니라 화학적 구조 자체가 변형되면서 표면전하가 반전되고 입자 간의 응집도가 올라가는 등 비분해된 나노입자와는 완전히 다른 물리화학적 특성을 가진다는 것을 밝혀냈다.(그림 1). 생분해된 미세플라스틱은 인체에서 가장 먼저 노출되는 피부표피세포에서 기존 입자에 비해 활성산소와 면역반응을 유도하는 것을 밝혀냈고, 이에 따라 세포 독성이 증가하는 결과로 이어졌다고 보고했다.(그림 2). 방석호 교수와 이은열 교수는 “이번 연구는 생분해성 플라스틱의 위해성 연구의 초석”이 될 것이라고 설명했다. 해당 연구 결과는 화학공학분야 세계권위지인 케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal, IF: 15.1)에 8월 2일 온라인 게재되었다. ※ 논문 제목: Cytotoxic Effect and Mechanism of Nano-Sized Polystyrene Degraded by Rhodococcus ruber C208 ※ 저널: Chemical Engineering Journal ※ 논문 링크: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894723038251

2023-08-21

의과대학 정밀의학교실 김근형 교수 연구팀, 신개념 신경근접합부 생체-칩 개발

의과대학 정밀의학교실 김근형 교수 연구팀, 신개념 신경근접합부 생체-칩 개발 - 근육 조직과 혈관-스페로이드 동시 제작이 가능한 바이오프린팅 플랫폼 개발 - 바이오프린팅 인공근육 구조체의 혈관, 근육 형성 및 신경근접합부 형성 검증 ▲(왼쪽부터) 의학과 김근형 교수, 김원진 박사후연구원, 김주연 연구원보 근육의 기능 상실과 관련된 질병, 특히 루게릭병, 근무력증, 근육이영양증 등 근신경계 질환은 대부분 신경근접합부(neuromuscular junction, NMJ*)의 기능에 장애를 보인다. 따라서 근신경계 질환 연구를 위한 체외 생체-칩 모델 제작 시 NMJ의 기능과 병리학·생리학적 특성에 대한 이해가 필요하다. * NMJ: 신경세포 말단이 근섬유에 연결되어 근육의 운동을 조절할 수 있는 시냅스 인공근육 제작할 때에는 근육의 복잡한 3차원 구조와 생리학적 특성 모사가 중요하며 이를 위해 바이오프린팅 기술이나 하이드로겔의 자가조립 방법이 주로 활용되고 있지만 이는 세포의 기능과 상호작용, 큰 부피 구조체 제작 등에 한계가 있다. 이러한 문제점들을 해결하기 위해 의학과 김근형 교수 연구팀은 마이크로-플루이딕, 바이오프린팅 플랫폼을 개발하여 배열된 근육조직에 세포 간 상호작용을 향상할 수 있는 혈관-스페로이드가 포함된 인공근육 구조체를 제작하였다. 연구팀은 인공근육 구조체 바이오프린팅 시 전기장 자극을 가하여 dECM-MA* 바이오잉크에 포함된 세포의 배열을 유도하고, 세포막 이온 채널 등 생물학적 기능을 활성화하였다. 또한, 혈관-스페로이드를 통해 효과적인 혈관 및 근섬유 형성이 가능했다. 연구팀은 NMJ 생체-칩 모델을 통해 제작한 인공근육이 주변 신경세포의 축삭(axon) 유입과 NMJ 형성을 효과적으로 유도할 수 있음을 확인하였다. * dECM-MA: 자외선(UV) 노출로 경화가 가능한 광경화성 탈세포화 세포외기질 연구팀은 또한, GelMA* 및 콜라겐 두 종류 바이오잉크의 유변학적 특성 차이를 이용해 구슬이 바늘에 꿰인 형태인 ‘rosary shaped structure’ 신경-스페로이드가 포함된 인공근육을 제작하였다. 또한, 신경-스페로이드는 높은 생물학적 기능을 바탕으로 신경섬유와 근섬유뿐 아니라 NMJ 형성을 효과적으로 유도하였다. * GelMA: UV 노출을 통해 경화가 가능한 광경화성 젤라틴 김근형 교수는 “새로운 마이크로-플루이딕, 바이오프린팅 플랫폼 개발을 통한 세포-스페로이드가 포함된 인공근육 제작 결과 보여주며, 향상된 세포 간 상호작용을 통해 근섬유 형성과 혈관 및 NMJ 형성을 효과적으로 유도할 수 있는 NMJ 생체-칩 모델을 제시한다. 향후 본 연구에서 제작한 인공근육은 근신경계 질환과 이의 치료에 관한 다양한 연구에 적용가능할 것으로 기대한다.”라고 밝혔다. 이번 연구 결과는 산업통상자원부 한국산업기술평가관리원 바이오산업핵심기술개발사업과 질병관리청 사업의 지원으로 수행되었으며, 응용화학공학 분야 국제 학술지인 Chemical Engineering Journal(IF: 15.1)*과 응용물리학 분야 국제 학술지인 Applied Physics Reviews(IF: 19.5)에 7월 23일과 8월 14일에 각각 게재되었다. * 논문명: Formation of various cell-aggregated structures in the core of hydrogel filament using a microfluidic device and its application as an in vitro neuromuscular junction model (2023. 7. 23.). ** 논문명: Bioprinting 3D muscle tissue supplemented with endothelial-spheroids for neuromuscular junction model (2023. 8. 14.).

2023-08-17

사회학과 이해나 교수 연구팀, 폭염이 노년기 인지기능에 미치는 부정적 영향 규명

사회학과 이해나 교수 연구팀, 폭염이 노년기 인지기능에 미치는 부정적 영향 규명 - 부유한 지역보다 빈곤한 지역의 노인들에게 더욱 치명적인 영향 끼쳐 - 노년사회학에 새로운 융합적 시각 제시 ▲(왼쪽부터) 사회학과 이해나 교수, 뉴욕대 Eunyoung Choi 박사후연구원, 뉴욕대 Virginia Chang 교수 사회학과 이해나 교수 연구팀은 미국의 폭염 빅데이터를 활용하여 폭염의 장기적 노출이 노인의 인지 기능 저하에 영향을 줄 수 있다는 연구 결과를 발표했다. 특히, 빈곤한 지역의 노인과 흑인 노인에게 폭염의 영향이 더 크게 나타나고 있으며 이를 통해 폭염이 사회적 취약 계층에게 ‘불평등한 재난’으로 작용할 수 있다는 사실을 밝혔다. 2023년 7월 3일, 지구의 평균 기온이 사상 최고치를 기록했다. 지구 온난화와 다시 시작된 엘니뇨의 복합적인 영향으로 평균 기온이 17도를 넘어섰다. 기후 위기의 결과로 폭염의 강도와 발생 횟수가 늘어나고 있으며 이로 인한 보이지 않는 피해도 증가하고 있다. 폭염은 특히 노인, 저소득층, 빈곤층에게 큰 재앙으로 다가오지만, 대부분의 연구는 폭염과 사망률 및 입원률 간의 관계에 중점을 두었으며 극심한 더위가 노년기 인지기능에 미치는 장기적 영향에 대한 정보는 부족하다. 이해나 교수 연구팀은 미국 질병통제예방센터에서 1979년부터 수집한 폭염 관련 빅데이터와 미국의 고령층 패널 조사(Health and Retirement Study; 2006-2018)를 결합하여 약 9,500명의 51세 이상의 노인을 대상으로 분석을 진행했다. 그 결과, 폭염은 모든 노인들에게 동일하게 부정적 영향을 미치는 것이 아니라 가난한 동네에 사는 노인과 흑인 노인들에게 폭염의 위험이 집중되어 있음을 알 수 있었다. 즉, 빈곤한 지역의 주민들은 장기간 폭염에 노출될 경우 인지능력이 빠르게 저하되었지만 부유한 지역의 노인들에게는 그러한 연관성이 발견되지 않았다. 비슷한 맥락으로 흑인 노인들이 폭염에 노출될 때 인지능력 저하가 발생하였으나 백인이나 히스패닉 노인들에게는 그러한 관련성이 발견되지 않았다. 본 연구는 폭염 취약계층을 심층적으로 분석함으로써 폭염과 노인건강 연구의 다각화를 도출했다는 데에 의의가 있다. 환경 빅데이터와 미국 전국 노인 패널조사를 병합함으로써 특정 병원이나 지역에 한정된 이전 연구들의 한계를 극복하고 노년사회학에 새로운 융합적 시각을 제시하였다. 본 연구는 뉴욕대학교(New York University) 국제공중보건대학 Eunyoung Choi(공동1저자) 박사후연구원과 Virginia Chang 교수와의 협업을 통해 이루어졌으며, 연구 결과는 영국의학저널(British Medical Journal)의 공공보건 학술지인 Journal of Epidemiology and Community Health(IF: 6.3; 공공보건 분야 상위 8%)에 게재되었다. ○ 논문명: Cumulative exposure to extreme heat and trajectories of cognitive decline among older adults in the USA ○ 저널: Journal of Epidemiology and Community Health ○ 저자: 이해나(공동1저자), Eunyoung Choi(공동1저자), Virginia Chang(공동저자) ○ DOI: http://dx.doi.org/10.1136/jech-2023-220675

2023-08-17