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- 김지현 교수, 장래근 박사 등 “입 안의 미생물로 위암·대장암 조기 진단한다”
- 위암과 대장암은 발생률과 사망률이 모두 높은 암에 속하며, 정기적인 검진을 통한 조기 발견이 중요하다. 최근 들어 40대 이하의 젊은 층에서도 위암과 대장암의 발병률이 증가하고 있으며, 특히 `젊은 대장암' 발병률은 OECD 국가 중 1위이다. 교내 연구진이 입 안의 미생물이 장으로 이동하는 현상을 정량적으로 측정하여 위암과 대장암을 효과적으로 판별할 수 있는 새로운 조기진단 가능성을 제시했다. 이번 연구는 간편한 채취만으로 암 발생 위험을 예측할 수 있는 새로운 가능성을 열어, 암 검진의 편의성과 조기 발견율을 크게 높일 것으로 기대된다. 생명시스템대학 시스템생물학과 김지현 교수, 장래근 박사, 허지원 박사(현, 충남대학교 교수), 보건대학원 지선하 교수, 내과학교실 이용찬 교수와 김태일 교수 등이 참여한 ‘연세 시그니처 연구진’이 구강에서 위장관으로 이어지는 미생물 분포를 정량적으로 측정하여 ‘구강-대변 미생물 전이 지수(MF index)’를 개발하고, 이를 기반으로 위암과 대장암을 판별할 수 있는 비침습적 마이크로바이옴 기반 진단 전략을 제시했다. 성인은 하루 1리터 가량의 침을 삼키며, 이를 통해 약 1조 마리에 이르는 구강 미생물이 소화기에 유입된다. 하지만 건강한 사람의 소화관에서는 위산과 쓸개즙, 장내 미생물, 면역 체계 등이 방어막 역할을 하기 때문에 입속 미생물이 위장관에서 살아남아 정착하기는 어렵다. 따라서 구강과 장은 일반적으로 서식하는 미생물 종류가 서로 다르다. 연구진은 각종 질환자에서 이러한 구강-장 미생물 생태계의 구분이 약화될 가능성에 주목했다. 연구진은 세브란스헬스체크업과 세브란스병원에 내원한 건강인과 대사증후군, 고혈압, 고지혈증, 제2형 당뇨병 등 대사질환자, 위암 및 대장‧직장암으로 진단된 환자 총 507명으로부터 동시에 수집한 구강과 대변 시료 총 1,010개를 분석했다. 분석 결과, 미생물 전이 지수가 건강인보다 위암‧대장암 환자에서 통계적으로 유의하게 높게 나타났다. 음주, 운동, 체질량지수처럼 암과 미생물에 영향을 줄 수 있는 요인을 함께 고려한 분석에도 이러한 차이는 뚜렷하게 유지됐다. 전이 미생물의 구강과 장내 분포는 운동 습관, 혈중 콜레스테롤, 백혈구 수, 갑상선 기능 지표 등 생활습관 및 건강지표와도 유의한 연관성을 나타냈다. 이는 구강 미생물의 장내 유입 양상이 암뿐 아니라 건강 상태와도 관련됨을 의미한다. 암의 종류와 진행 단계에 따라서도 서로 다른 미생물 전이 패턴이 나타났으며, 일부 패턴은 암의 초기 단계에서도 관찰됐다. 이는 전이 미생물 패턴이 암의 유형과 진행 정도를 반영하고, 향후 암 조기 진단 지표로 활용될 잠재력을 보여준다. 연구진은 전이 미생물 정보를 활용해 건강인과 위암과 대장암 환자를 구분하는 머신러닝, 딥러닝을 포함한 다양한 인공지능 분석 기법을 비교했다. 그 결과 랜덤 포레스트(random forest)가 전반적으로 가장 안정적으로 우수한 분류 성능을 보였고 계산 속도도 빨라, 이를 바탕으로 위암과 대장암 분류 모델을 구축했다. 이 모델은 연세대 자료뿐 아니라, 전 세계에서 수집된 외부 임상 코호트 7개로부터 1,021개의 시료를 더한 총 2,031개의 대규모 데이터세트를 이용한 분석을 통해 재현성과 일반화 가능성이 입증됐다. 한편 대변 시료 없이 구강 시료만 이용한 경우에도 위암 또는 대장암 관련 신호를 확인할 수 있었지만, 대변 기반 모델이 여러 외부 코호트에서 상대적으로 더 안정적인 성능을 보였다. 그러나 구강 시료는 입안을 헹구는 것만으로 간편하게 채취할 수 있고, 대변 채취에 비해 거부감이 적다는 실용적인 장점이 있다. 뿐만 아니라, 대장암 검진에서 널리 사용되는 대변잠혈검사(fecal occult blood test, FOBT)와 비교했을 때에도 전이 미생물 기반 모델이 암 환자를 찾아내는 민감도가 높게 나타났다. 특히, 구강 시료를 이용한 모델도 대변 시료 기반 모델과 유사한 수준의 민감도를 나타냈다. 연구팀은 이 결과가 구강‧대변 마이크로바이옴 정보를 활용해 기존 암 선별검사의 민감도를 보완할 수 있는 새로운 접근법을 제시한 것이라고 설명했다. 논문의 공동제1저자로 이번 모델링 분석을 주도한 연세대 미생물유전체학 및 시스템/합성생물학 연구실 장래근 박사는 “입속 미생물이 장에서 발견되기도 한다는 현상 자체는 이전부터 알려져 있었지만, 이번 연구는 이를 개인별로 측정할 수 있는 정량 지표로 발전시키고, 나아가 위암과 대장암을 판별하는 모델로 연결함으로써 구강-장 미생물 전이의 임상적 활용 가능성을 처음으로 제시했다는 점에서 의미가 크다.”고 설명했다. 이어 공동제1저자로 구강-종양-대변 연계성을 분석한 충남대 생명정보융합학과 허지원 교수는 “이번 연구는 단일 염기서열 수준의 고해상도 분석을 통해 구강-장 미생물 전파를 정밀하게 추적한 것이 핵심 성과”라며 “이로 인해, 기존의 종‧속 수준 분석에서 놓칠 수 있었던 미세한 진단 신호를 포착할 수 있었다.”고 말했다. 시그니처 연구진을 이끈 김지현 마이크로바이옴연구원장은 “입을 간단히 헹구기만 해도 위암과 대장암 관련 신호를 확인할 수 있다는 점은 암 검진의 문턱을 낮추는 측면에서 중요한 의미를 지닌다.”며“이번 연구의 분석 틀은 대장암과 위암을 넘어 다양한 질환으로 확장할 수 있으며, 향후 유전정보와 생활습관, 임상정보를 결합한 개인 맞춤형 질병 위험 예측에도 활용될 수 있을 것”이라고 밝혔다. 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 개인연구사업(중견연구(유형2)), 바이오‧의료기술개발사업, 국가연구소(NRL2.0) 사업 및 연세대학교 연세 시그니처 연구클러스터 사업 “건강과 위암‧대장암 관련 구강-장관계 축의 유전 및 마이크로바이옴 생태동역학 과제” 등의 지원을 받아 수행된 이번 연구의 성과는 숙주-미생물 상호작용 분야 최고 권위의 국제학술지인 `세포 숙주와 미생물(Cell Host & Microbe)'에 8월 20일 온라인 게재되었고, 9월호에 수록되었다. 특히, “실험실 벤치에서 병원 병상까지(bench to bedside)” 기초과학의 임상 적용 연구를 싣는 `임상 중개 보고서(Clinical Translational Reports)' 형식의 논문으로 발표되어 임상적 활용 가능성과 중개연구로서의 가치를 인정받았으며, 관련 특허도 출원됐다. 김 교수 연구실은 대장암 환자의 치료 전 대변 미생물 정보를 활용하여 예후를 예측할 수 있는 미생물 지표를 발굴하고, 합성 프로바이오틱스를 이용한 대장암 치료 전략을 제시한 바 있다. 또한 위암 환자의 위강 미생물이 발암 과정에 미치는 영향을 규명하고, 나아가 젊은 마우스의 장내 미생물이 나이든 마우스의 신체 기능을 개선할 수 있음을 보여주는 등 인체 마이크로바이옴 연구를 암의 예방‧치료에서 건강한 노화까지 확장해왔다. < 논문정보 > ● 논문제목: Mouth-to-gut microbial transmission signatures enable robust, non-invasive diagnosis of gastrointestinal cancers ● 논문주소: https://www.cell.com/cell-host-microbe/fulltext/S1931-3128(26)00308-2 ● 프리뷰 논문주소: Swallowing the evidence: Oral microbes mark gut cancer https://www.cell.com/cell-host-microbe/fulltext/S1931-3128(26)00355-0 ● 한국연구재단 영문 보도자료: A simple mouth rinse could help detect gastric and colorectal cancers https://eng.nrf.re.kr/page/bab7993f-a76e-457d-ad28-44f6aa3050bd?ac=view&boardKey=85755887-e0d0-4737-bb20-94c421f49819&postKey=9ed425ec-1e6f-4b79-a57c-2fb1007f0314 ● 관련 기사: https://www.newsweek.com/your-saliva-could-reveal-early-warning-signs-two-cancers-12352465 https://www.joongang.co.kr/article/25455747 https://www.dongascience.com/ko/news/79519 https://news.yonsei.ac.kr/kr/academia/detail?bbSeq=36068
- 시스템생물학과 관리자 2026.09.16
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- 김지현 교수, 이현권 박사 등 “복잡한 마이크로바이옴 분석 '메타펀'으로 쉽고 빠르게”
- 장내 미생물 등의 메타유전체(metagenome) 빅데이터를 쉽고 빠르게 분석할 수 있는 도구가 개발돼 마이크로바이옴(microbiome) 연구 문턱이 낮아질 전망이다. 생명시스템대학 시스템생물학과 김지현 교수와 이현권 박사 연구팀은 경상국립대학교 권순경 교수, ㈜쎌바이오텍 정유숙 이사와의 공동연구를 통해 대용량 메타유전체 정보 기능 분석을 표준화‧최적화한 통합 파이프라인인 `메타펀(metaFun)'을 개발했다. 메타펀은 오픈소스로 공개돼 전 세계 연구자들이 자유롭게 사용하고 개선할 수 있으며 Conda를 통한 한 번의 설치만으로 바로 활용할 수 있다. 인체 마이크로바이옴은 우리 몸속에 사는 수많은 미생물의 집합으로 최근 장내 미생물이 비만, 당뇨 등 대사질환과 면역질환, 암 및 뇌신경질환, 정신질환 등과 깊은 관련이 있다는 연구 결과가 잇따라 보고되고 있다. 이러한 미생물군집의 구조와 기능을 들여다볼 수 있는 메타유전체 분석 기술은 배양이 어려운 미생물을 포함한 전체 미생물의 유전정보를 분석할 수 있어 마이크로바이옴 연구의 핵심기술로 자리 잡았다. 하지만 분석 과정이 매우 복잡하고 사용하는 프로그램이나 설정값에 따라 결과가 크게 달라지는 문제가 있었다. 프로그램 사용 및 코딩에 익숙하지 않은 임상‧생물학 연구자들은 분석에 어려움을 겪어 왔으며, 연구 결과를 비교‧재현하는 데도 한계가 있었다. 연구진은 이를 해결하기 위해 메타유전체 분석 전 과정에 대해 표준화하고 최적화한 데이터 해석 환경을 제공하는 분석 도구를 설계했다. 먼저 인체 장내, 식물 뿌리 토양, 해양 등 다양한 환경의 메타유전체 데이터를 활용한 대규모 테스트를 통해 최적의 분석 조건을 도출했다. 또한 서로 다른 컴퓨터 분석 환경에서도 같은 결과를 얻을 수 있도록 최신 Nextflow 워크플로우 관리 기술과 Apptainer 컨테이너 기술을 적용했다. 이렇게 개발한 메타유전체 통합 분석 파이프라인 메타펀은 염기서열 데이터의 품질 검사부터 미생물 종류 분석, 기능 분석, 균주 수준의 세밀한 분석, 유전체 조립과 분류, 유전체 품질 평가, 비교유전체학 분석에 이르는 총 7개의 분석 단계를 효율적으로 수행한다. 또한 분석 결과를 활용하여 실시간 데이터 해석과 시각화를 지원하는 4개의 대화형 모듈을 제공해 비전문가도 코딩 기술 없이 결과를 이해할 수 있도록 했다. 연구진은 대장암 환자와 건강인의 장내 미생물 데이터를 이용해 메타펀의 성능을 검증, 미생물 간의 관계를 살펴보는 분석에서 환자군과 건강인 간의 뚜렷한 차이를 확인해 실제 연구에 활용 가능한 도구임을 입증했다. 논문의 제1저자로 이번 연구를 주도한 이현권 박사는 “메타펀은 복잡한 메타유전체 분석 과정을 하나의 표준화된 흐름으로 정리한 대화형 도구로 누구나 즐겁게 마이크로바이옴 데이터를 가지고 즐길 수 있길 바란다.”고 소감을 밝혔다. 교신저자인 김지현 교수는 “개별 미생물 종류의 변화부터 군집 간 상호작용 네트워크, 나아가 균주 수준의 미세다양성까지 다층적으로 분석할 수 있어, 마이크로바이옴과 질병의 연관성, 환경에서의 역할 등을 보다 입체적으로 규명할 수 있을 것”이라고 설명했다. 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 바이오‧의료기술개발사업, 중견연구사업 등의 지원을 받아 수행된 이번 연구의 성과는 미생물학 및 마이크로바이옴 연구 분야의 저명 국제학술지인 `장내 미생물(Gut Microbes; 2025년 JCR IF = 15.3)'에 1월 13일 온라인 게재되었다. < 논문정보 > ● 논문제목: metaFun: An analysis pipeline for metagenomic big data with fast and unified functional searches ● 논문주소: https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/19490976.2025.2611544 ● 오픈소스 링크: https://metafun-doc.readthedocs.io/en/main/Korean/index.html ● 관련 기사: https://www.dongascience.com/news/76101 https://news.yonsei.ac.kr/kr/academia/detail?bbSeq=35612
- 시스템생물학과 관리자 2026.09.16
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- 양성욱 교수 연구팀, XENO-Q 기반 miRNA 정량 플랫폼을 통한 파킨슨병 혈액 바이오마커 발굴
- 시스템생물학과 양성욱 교수 연구팀은 ㈜제노헬릭스 연구진, 연세대학교 의과대학 신경과 및 국내외 공동연구진과 함께, 혈액 내 마이크로RNA(miRNA)를 정밀하게 분석할 수 있는 새로운 XNA 센서 기반 플랫폼 XENO-Q를 개발하고, 이를 활용해 파킨슨병 진단에 활용 가능한 miRNA 바이오마커를 발굴하였다. 본 연구에는 변미영 박사, 유문영 박사, 연세대학교 의과대학 정석종 교수가 공동 제1저자로 참여하였으며, 양성욱 교수, 연세대학교 의과대학 이필휴 교수, 조석근 박사가 공동 교신저자로 연구를 이끌었다. 본 연구는 그 우수성을 인정받아 Journal of Nanobiotechnology(IF=15) 지에 2026년 6월 23일 게재되었다. (Development of a rapid and simple Xeno Nucleic Acid (XNA) sensor-based microRNA detection platform for Parkinson's disease diagnostics, J. Nanobiotechnol., 2026년 6월 23일, https://doi.org/10.1186/s12951-026-04707-5) 파킨슨병은 대표적인 신경퇴행성 질환이지만, 주로 운동 증상이 나타난 이후에 진단되는 경우가 많아 조기 진단에 한계가 있다. 연구팀은 혈액 속 miRNA가 질병 상태를 반영할 수 있다는 점에 주목하고, 기존 miRNA 검출법의 편향과 재현성 문제를 개선할 수 있는 새로운 분석 기술을 설계하였다. XENO-Q는 표적 miRNA가 존재할 때만 선택적으로 합성 반응이 일어나도록 한 정량 기술이다. 연구팀은 이 기술을 통해 낮은 농도의 miRNA를 민감하게 검출하고, 단일 염기 차이를 가진 유사 miRNA까지 구분할 수 있음을 확인하였다. 또한 실제 혈액 샘플 분석을 통해 hsa-miR-144-3p와 hsa-let-7d-5p가 파킨슨병 구분에 유용한 바이오마커가 될 수 있음을 제시하였다. 이번 연구는 혈액 기반 miRNA 분석을 통해 파킨슨병을 보다 빠르고 정밀하게 선별할 수 있는 가능성을 보여주었다는 점에서 의미가 있다. [그림] XENO-Q 기반 miRNA 정량 플랫폼의 원리와 파킨슨병 혈액 바이오마커 분석 모식도
- 시스템생물학과 관리자 2026.06.30
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- 서진수 교수, 한국뇌연구원 허향숙 단장 공동 연구팀 “인슐린 수용체 억제제 BMS-754807의 알츠하이머병 병리 조절 기전 규명”
- 시스템생물학과 서진수 교수 연구팀은 한국뇌연구원 허향숙 단장 연구팀과 함께 인슐린 수용체 억제제 'BMS-754807'이 알츠하이머병의 주요 병리와 신경염증을 동시에 조절하는 기전을 규명하고 Journal of Neuroinflammation에 보고하였다. (The insulin receptor inhibitor BMS-754807 alleviates neuroinflammation and Alzheimer’s disease pathologies across human cellular and mouse models. DOI: 10.1186/s12974-026-03855-7 알츠하이머병은 만성 신경염증과 아밀로이드 베타 축적, 타우 단백질 변이 등이 복합적으로 작용해 발생한다. 연구진은 인슐린유사성장인자-1 수용체(IGF-1R)를 조절하는 물질인 'BMS-754807'이 뇌 속 염증반응을 억제하고 시냅스 기능을 회복시키는 데 탁월한 효과가 있음을 입증했다. 공동연구팀은 인간 유도만능줄기세포(hiPSC) 유래 세포 모델과 알츠하이머 동물 모델(5xFAD, PS19)에 해당 물질을 투여했다. 그 결과, 염증성 사이토카인 생성이 억제되고 미아교세포 및 성상세포의 과활성이 조절됨을 확인했다. 특히 치매의 핵심 원인인 아밀로이드 플라크 축적과 타우 단백질 과인산화의 유의미한 감소와 함께 인지 기능 개선도 확인했다. 이번 연구는 인간 유래 세포 모델과 동물 모델에서 일관된 효과를 확인한 만큼, 향후 뇌신경질환 치료 전략 개발에 기여할 것으로 기대된다.
- 시스템생물학과 관리자 2026.06.19
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- 양성욱 교수 연구팀, 식물의 건조 스트레스 적응을 조절하는 AGO1 단백질 응축 현상 규명
- 시스템생물학과 양성욱 교수 연구팀은 ㈜제노핼릭스 연구진, 김우택 교수 연구팀 및 공동연구진과 함께, 식물이 건조 스트레스에 노출되었을 때 핵심 RNA 조절 단백질인 ARGONAUTE 1(AGO1)이 세포 내에서 응축체를 형성하고, 이를 통해 microRNA(miRNA)의 기능을 조절한다는 사실을 밝히고 최근 The Plant Cell에 보고하였다. (Dehydration-induced condensation of AGO1 modulates miRNA functionality. DOI: 10.1093/plcell/koag155) 연구팀은 애기장대에서 건조 스트레스가 AGO1 단백질의 축적과 상분리 현상을 유도한다는 것을 확인하였다. 또한 AGO1의 prion-like domain이 응축체 형성에 중요한 역할을 하며, 이러한 응축 현상이 miRNA와 표적 mRNA 사이의 정상적인 조절 관계를 변화시킨다는 점을 제시하였다. 특히 칼슘 신호가 AGO1 응축을 촉진하고, 재수화 과정에서는 AGO1 응축체가 해소되며 단백질 수준이 정상으로 회복되는 것을 확인하였다. 이번 연구는 식물이 건조 스트레스 상황에서 에너지 소모가 큰 miRNA 조절 경로를 일시적으로 억제함으로써 환경 변화에 적응할 수 있는 형태 발달을 한다는 새로운 가능성을 제시하였다. 이는 식물 스트레스 생물학, RNA silencing 조절, 그리고 식물의 환경 적응 기전 연구에 중요한 단서를 제공할 것으로 기대된다. [그림] 건조 스트레스에 따른 AGO1 단백질 응축과 miRNA 기능 조절 모식도
- 시스템생물학과 관리자 2026.06.09
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- 양성욱 교수 연구팀, 녹두(Vigna radiata)의 초기 발달 단계에서 발현되는 microRNA를 규명하고 이를 정밀하게 탐지할 수 있는 새로운 분석 전략 제시, Horticulture Research 게재
- 시스템생물학과 양성욱 교수 연구팀의 오영경 박사(제1저자)와 정현주 연구교수 (공동 교신저자)는 녹두(Vigna radiata)의 초기 발달 단계에서 발현되는 microRNA(miRNA)를 규명하고 이를 정밀하게 탐지할 수 있는 새로운 분석 전략을 제시한 연구 내용을 인정받아 식물과학 분야 국제 학술지 Horticulture Research에 논문을 게재했습니다.해당 논문은 “Identification of specific miRNAs in early-stage mung bean (Vigna radiata) using DNA/AgNCs sensors and miRNAtome analysis”라는 제목으로 2026년 Horticulture Research 13권 2호(uhaf312)에 게재되었습니다. (https://doi.org/10.1093/hr/uhaf312) 본 연구에서는 녹두의 초기 발달 단계에서 작용하는 특정 miRNA를 체계적으로 규명하기 위해 miRNAtome 분석과 DNA/AgNCs 기반 센서 기술을 결합한 접근법을 활용했습니다. 이를 통해 초기 발달 단계에서 특이적으로 발현되는 miRNA 후보들을 식별하고, 해당 miRNA를 높은 민감도로 검출할 수 있는 방법을 제시했습니다. 이번 연구는 식물 발달 조절 메커니즘에 대한 이해를 확대하고, 정밀 분자 진단 기술 개발과 작물 개량 및 농업 분야 응용 가능성을 제시한다는 점에서 학문적·실용적 의의를 갖습니다. 또한 다양한 생명과학 분야에서 활용될 수 있는 고감도 분자 진단 플랫폼으로 발전할 가능성을 제시했다는 점에서 의미가 있습니다.
- 시스템생물학과 관리자 2026.03.09
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- 서진수 교수 연구팀, 치매 위험을 ‘유전자 점수’로 예측 가능함을 제시
- 알츠하이머병은 수많은 유전자의 유전 변이가 복합적으로 작용해 발병 예측이 어려운 질환이다. 현재까지는 APOE 유전자 등 일부 위험 인자를 중심으로 치매 가능성을 추정해왔지만, 개인별 예측력은 낮고 실제 질병 진행을 반영하기에는 한계가 있었다. 시스템생물학과 서진수 교수 연구팀은 삼성서울병원 신경과 김희진 교수 연구팀, 삼성융합의과학원 원홍희 교수 연구팀과 함께 알츠하이머병 위험 유전 변이 정보를 조합해 치매 위험을 예측할 수 있는 최적 다유전자 위험 점수(optimized polygenic risk score, optPRS)를 개발하고, 이를 실제 환자의 인지 기능 변화 예측에 적용하고 뇌 오가노이드 모델에서 그 기전을 검증하였다. 이 연구 결과는 알츠하이머·치매 분야 국제 학술지(Alzheimer’s & Dementia) 최근호에 발표되었다. (Polygenic risk score of Alzheimer's disease is associated with cognitive trajectories and phenotypes of cerebral organoids, DOI: 10.1002/alz.70660) 연구팀은 기존 유럽 기반 PRS를 한국인에게 맞게 조정해 optPRS를 만들고, 국내 치매 환자 1,600여 명의 유전체 정보와 인지 기능 데이터를 바탕으로 optPRS가 실제 알츠하이머병 위험 예측에 얼마나 효과적인지 분석했다. 그 결과, 기존 알츠하이머병의 대표 위험 유전자인 APOE와 별도로 optPRS점수가 높을수록 인지 기능 저하 속도가 빠르며, Aβ(아밀로이드 베타) 단백질 축적 위험 또한 높았다. 나아가 연구팀은 환자 유래 뇌 오가노이드 모델을 이용해 optPRS에 따른 병리 현상을 확인한 결과, optPRS 점수가 높은 고위험군의 오가노이드에서Aβ 단백질이 더 쉽게 응집되고 Tau단백질의 비정상적 인산화가 활발하게 일어나는 알츠하이머병의 주요 병리 현상이 확인되었다. 이는 optPRS 점수가 실제 알츠하이머병 병리로 이어짐을 세포 수준에서 입증한 것이다. 기존의 유전체 연구는 주로 유럽인을 대상으로 진행되었지만, 이번 연구에서 개발한 optPRS는 한국인과 중국인 자료 모두에서 그 성능이 검증되었다는 점과 30여개의 유전 변이만을 이용하더라도 유전적 고위험군을 선별하는데 유용하다는 점에서 향후 활용 가치가 높다. 또한 단순히 유전적 위험 점수가 높으면 알츠하이머병 위험이 있다는 수준을 넘어서, 유전 정보 - 인지기능 변화 - 뇌세포 병리 현상으로 이어지는 전체 경로를 입증한 점에서 큰 의미가 있다. 나아가 뇌 오가노이드를 기반으로 한 신약 개발 플랫폼으로도 활용될 수 있음을 보여준다. [그림] 연구 개요
- 시스템생물학과 관리자 2026.02.23
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- 서진수 교수 연구팀, RNA 조절로 노화 속도 제어..장수 유도 비밀 밝혀
- 시스템생물학과 서진수 교수 연구팀은 한국과학기술원 생명과학과 이승재 교수 연구팀, 한국생명공학연구원 이광표 박사 연구팀과 공동연구를 통해, 리보솜 품질 관리에 중요한 '펠로타(PELOTA)'단백질이 노화의 속도를 늦춘다는 것을 발견하고 최근 PNAS 저널에 보고하였다. (Pelota-mediated ribosome-associated quality control counteracts aging and age-associated pathologies across species. DOI: 10.1073/pnas.2505217122) 그동안 mRNA는 단백질 합성을 위한 중간 산물에 불과하다는 인식이 강했다. DNA에 비해 불안정하고 수명이 짧아 정량적 분석이나 장기적 추적 연구가 어려웠기 때문이다. 이런 한계로 인해 RNA 자체의 생리적·기능적 역할에 대한 연구는 상대적으로 부족했다. 서진수 교수 연구팀 인간유도만능줄기세포로부터 제작된 정상 신경세포와 알츠하이머성 치매 신경세포 및 뇌 오가노이드 모델을, KAIST 이승재 교수 연구팀은 수명이 짧아 노화 연구에 널리 사용되는 예쁜꼬마선충을, 한국생명공학연구원 이광표 박사 연구팀은 생쥐 모델을 활용하여 리보솜 품질 관리 인자 펠로타가 장수에 필수적임을 발견했다. 나아가 리보솜 품질 관리 시스템은 노화와 생체 내 에너지 대사 조절에 중요한 세포가 영양 상태나 성장 신호를 감지해 성장, 단백질 합성, 자가포식 등을 조절하는 경로인 'mTOR 신호 전달계'와 세포가 불필요하거나 손상된 성분을 스스로 분해하고 재활용하는 과정으로, 세포의 청소와 재활용 시스템인 '자가포식(autophagy) 경로'를 함께 조절한다는 사실을 밝혔다. 펠로타가 결핍되면 mTOR가 비정상적으로 활성화되고 자가포식 기능이 억제되어 노화가 촉진되는 반면, 펠로타를 활성화하면 mTOR 억제 및 자가포식 유도를 통해 세포 항상성을 유지하며 수명을 연장할 수 있었다. 특히 주목할 점은 이 발견이 생쥐와 인간에게도 보존돼 있으며, 펠로타의 결손이 근육 노화 및 알츠하이머성 치매를 유발할 수 있음을 시사하는 결과를 보여줬다. [그림] 연구 개요
- 시스템생물학과 관리자 2026.02.23
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- 연세대 시스템생물학과 정효빈 교수, 한양대 생명과학과 김영필 교수 공동 연구팀 “살아있는 성상교세포를 선택적으로 표지하고 추적할 수 있는 삼가 아프타머 개발 및 단일세포 전사체 분석을 통한 세포에의 분자적 영향 탐색
- 시스템생물학과 정효빈 교수 연구팀은 한양대학교 생명과학과 김영필 교수 연구팀과의 공동 연구를 통하여 살아있는 성상교세포(astrocyte)를 선택적으로 표지하고 장기간 추적할 수 있는 삼가 Y-자형 압타머(Tri-ΔAst17-30)를 개발하는 데 참여하여, 기존 면역염색이나 리포터 기반 방법의 한계를 뛰어넘는 혁신적 세포 표지 기술을 제시하였으며, 최근 Materials Today Bio 저널에 보고하였다. (“Y-shaped trivalent aptamer for targeted visualization and tracking of reprogrammed astrocytes” Materials Today Bio (2025), doi: 10.1016/j.mtbio.2025.102482) 본 연구에서 정효빈 교수와 오보현 학생은 Tri-ΔAst17-30 압타머가 성상교세포에 미치는 분자적 영향을 규명하기 위해 싱글셀 전사체(scRNA-seq) 분석을 수행하였고, 그 결과 다양한 신경계 세포군이 공존하는 1차 배양환경에서 성상교세포가 여러 아형(cluster)으로 구성됨을 확인하였다. UMAP 기반 클러스터링은 압타머 처리 여부와 관계없이 전반적인 세포 정체성이 유지됨을 보여주었으며, 각 아형이 GFAP, S100β, Aqp4 등 특이 마커 발현 수준의 차이를 통해 기능적 다양성을 가진다는 점을 명확히 했다. 본 연구는 살아있는 성상교세포를 정밀하게 시각화하고 역동적 변화를 추적할 수 있는 새로운 패러다임을 제시하며, 신경재생·종양 표적 치료 연구에 폭넓게 기여할 중요한 성과이다. [그림] 본 연구에서 개발한 Astrocyte-specific 압타머와 세포에 미치는 분자적 영향 탐색
- 시스템생물학과 관리자 2026.02.13
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- 정효빈 교수, 유럽 분자생물학 연구소 (EMBL) 공동 연구팀 “단일세포 생명정보 분석을 통하여 항암제 독소루비신에 의한 세포 타입별 구조 변이 발생과 암의 진화에 미치는 영향을 규명”
- 대부분의 항암 화학요법은 암세포를 제거하기 위해 DNA 손상을 유도하지만, DNA 복구 기능이 손상된 경우 돌연변이가 누적되어 치료 저항성과 2차 암을 유발할 수 있다. 시스템생물학과 정효빈 교수는 유럽 분자생물학 연구소 (EMBL, 독일 하이델베르크) 와의 공동 연구를 통하여 새로운 단일세포 생명정보 분석법 개발을 통하여 항암 화학요법에 의해서 유도되는 구조 변이의 주요 특징을 밝히고, 치료가 암의 진화에 미치는 영향을 탐구하였으며, 이 연구는 PNAS 저널에 2025년 3월 게재되었다. (“Structural variant and nucleosome occupancy dynamics postchemotherapy in a HER2+ breast cancer organoid model (2025) https://doi.org/10.1073/pnas.2415475122) 이 연구에서는 HER2+ 유방암 오가노이드 모델을 이용해 항암제 독소루비신에 의해 새롭게 발생하는 구조 변이를 분석하기 위해 단일 세포 분석법인 Strand-seq과 단일세포 다중오믹스 생명정보 기법인 scNOVA를 사용하여 개별 세포로부터 구조 변이와 뉴클레오좀 점유도를 함께 측정, 구조 변이 감지와 세포 유형 분류를 동시에 수행했다. 유방암 오가노이드를 이루는 기저세포, 루미날 전구세포, 성숙 루미날세포는 모두 구조 변이에 대해 민감하였고, 치료 이후에도 유전체 스트레스가 각 세포 타입에서 지속됨을 보여준 연구 결과를 발표하였다. 이 연구에서 개발한 단일세포 다중오믹스 기반의 오가노이드 시스템은 치료에 의해 유도되는 구조 변이의 주요 특징을 밝히고, 치료가 암의 진화에 미치는 영향을 체계적으로 연구할 수 있는 기반을 제공하였다. [그림] 단일세포 다중오믹스 분석방법을 확장하여 전사 인자 활성도 기반 세포 타입 분류 모델을 개발하고 항암제 치료에 의해 유도되는 세포 타입별 구조 변이 발생 현상을 측정
- 시스템생물학과 관리자 2026.02.13