약물스크리닝

3 Contents

2D보다는 3D로 배양하는 세포는..!? 이걸 정말 한다고..!? [독성퀴즈타임 3화]

애니메이션의 발전사를 보면 2D에서 3D로 진화하며 시청자에게 훨씬 풍부한 시각 정보와 몰입감을 선사해 왔습니다. 평면적인 점과 선의 결합에서 벗어나 입체적인 공간감을 구현한 3차원 기술은 단순히 시각적 재미를 넘어 더 많은 데이터를 전달하는 도구가 되었습니다. 우리 몸의 세포 연구 역시 이와 유사한 흐름을 보이고 있습니다. 기존의 단편적인 증상이나 2차원 세포 배양만으로는 인체 내부에서 일어나는 복잡한 상호작용을 온전히 파악하기 어렵기 때문입니다. 이에 따라 세포가 실제 몸속에서 겪는 입체적 환경을 그대로 재현하려는 노력이 과학계에서 활발히 이어지고 있습니다. 안전성평가연구소 예측모델연구센터 연구팀은 하이드로젤 소재를 활용한 3차원 세포 배양 시스템을 개발하며 세포 연구의 새로운 지평을 열었습니다. 이 기술은 세포를 평면이 아닌 3차원 구조에서 배양하여 세포 간의 입체적인 접촉과 상호작용을 가능하게 합니다. 또한 세포 분비물의 확산에 따른 정보 전달 과정을 실제 생체 환경과 유사하게 구현해 낼 수 있다는 장점이 있습니다. 마치 3D 애니메이션이 캐릭터의 깊이와 높이를 반영해 실제 움직임을 정밀하게 묘사하는 것처럼, 이 배양법은 세포의 형태와 구조적 성장을 재현하여 생체 조직의 기능을 더욱 정확하게 모사할 수 있게 돕습니다. 현재 3차원 세포 배양은 암 연구와 약물 개발은 물론, 인공 조직 재생과 뇌세포 배양 등 다양한 의학 분야에서 혁신적인 도구로 쓰이고 있습니다. 특히 이 방식은 평면 배양보다 자연스러운 생체 조직 구조를 형성하기에 적합하며, 조직과 기관의 생리학적 기능을 모방하는 데 탁월한 효과를 보입니다. 줄기세포 연구와 조직공학 제제 개발에서도 그 중요성이 날로 커지고 있습니다. 이러한 기술적 진보는 향후 난치병 치료와 면역학적 복합성 해결을 위한 열쇠가 되어줄 것이며, 인류의 건강한 미래를 설계하는 데 있어 핵심적인 역할을 수행할 것으로 기대됩니다.

국가독성과학연구소[독성퀴즈타임] Toxic Quiz Time

생명과학
융합
공학·기술

누리온에어 | 슈퍼컴퓨터, 누리온으로 뭘 하나요❔

한국과학기술정보연구원(KISTI)에서 운영하는 국가 슈퍼컴퓨터 5호기 '누리온'은 단순한 계산 장비를 넘어 국가 R&D 혁신의 핵심 기반으로 자리 잡고 있습니다. 슈퍼컴퓨터는 엄청난 양의 연산이 필요한 연구를 수행하기 위해 필수적인 자원이며, 특히 나노 소재, 바이오, 천체 물리 등 데이터 집약적인 분야에서 그 진가를 발휘합니다. 누리온은 과학적 발견을 가속화하기 위해 설계된 정밀 장비로서, 연구자들이 복잡한 수식을 풀거나 방대한 데이터를 분석하는 데 중점적으로 활용되고 있습니다. 많은 분이 슈퍼컴퓨터의 성능에 감탄하며 게임이나 가상자산 채굴, 주식 예측 등에 활용할 수 있는지 궁금해하시기도 합니다. 하지만 누리온은 엄격한 관리 감독 아래 국가적인 과제를 해결하는 데에만 사용됩니다. 현재 우주의 기원 연구와 같은 초거대 과학 과제는 물론, 기상 예측, 재난 대응, 교통 문제 해결 등 우리 사회가 직면한 다양한 현안을 분석하는 데 투입되고 있습니다. 누리온은 공익과 국가 경쟁력 강화를 위한 공공의 자산으로서 사회 전반의 문제를 해결하는 해결사 역할을 수행하고 있습니다. 최근 전 세계를 위협했던 코로나19 팬데믹 상황에서도 누리온은 결정적인 역할을 수행했습니다. 바이러스의 확산세가 거세던 시기, 연구진은 누리온의 연산 능력을 활용해 대상 단백질에 적합한 약물을 스크리닝하고 단백질의 억제 기제를 연구했습니다. 특히 서울대와 미국 캘리포니아대 등 국내외 유수 기관과의 공동 연구를 통해 코로나바이러스 스파이크 단백질의 정밀한 구조를 밝혀내는 성과를 거두기도 했습니다. 이처럼 시급한 국가적 위기 상황에서 슈퍼컴퓨터는 빠른 대응을 가능케 하여 과학적 방역의 토대를 마련했습니다. KISTI는 슈퍼컴퓨터 사용이 어렵다는 편견을 깨기 위해 다양한 지원 프로그램을 운영하고 있습니다. 초보 연구자들을 위해 3개월간 무료로 슈퍼컴퓨터 자원을 제공하며, 최근에는 'KISTI 인텔리전트 클라우드' 서비스를 통해 웹 환경에서도 쉽게 서버를 구축하고 결과를 실시간으로 시각화할 수 있도록 돕고 있습니다. 이러한 클라우드 기반의 서비스는 복잡한 프로그래밍 환경에 익숙하지 않은 사용자들도 슈퍼컴퓨터의 강력한 기능을 효율적으로 활용할 수 있게 해줍니다. 진입 장벽을 낮춤으로써 더 많은 연구자가 창의적인 아이디어를 실험할 수 있도록 돕고 있습니다. 슈퍼컴퓨터의 적극적인 활용은 미래 과학 인재 양성과 산업 발전으로 이어지는 선순환 구조를 만듭니다. 특히 자원이 부족한 신진 연구자나 중소기업이 누리온을 활용한다면, R&D에 소요되는 시간 및 비용을 획기적으로 단축하여 글로벌 경쟁력을 확보할 수 있습니다. 이는 결국 관련 분야의 일자리 창출과 산업 전반의 질적 향상으로 연결될 것입니다. 슈퍼컴퓨터라는 이름이 주는 중압감을 내려놓고, 많은 연구자와 기업이 누리온이라는 강력한 도구를 적극적으로 활용하여 대한민국 과학기술의 새로운 지평을 열어 가기를 기대합니다.

한국과학기술정보연구원

물리학
생명과학
지구환경과학
천문학
수학
융합
공학·기술

신약은 어떻게 만들어질까, 새로운 약물을 발견하는 방법!

현대 의학의 눈부신 발전에도 불구하고 인류는 여전히 신종 바이러스의 출현과 대사 질환의 증가라는 거대한 도전에 직면해 있습니다. 새로운 치료제를 개발하는 과정은 약물 후보 물질의 발굴부터 비임상 시험, 그리고 인체를 대상으로 하는 임상 1·2·3상에 이르기까지 막대한 시간과 비용이 소요되는 험난한 여정입니다. 특히 수많은 화학 물질 중에서 질병 치료에 실제 효과가 있는 핵심 성분을 찾아내고 최적화하는 초기 스크리닝 단계는 신약 개발의 성공 여부를 결정짓는 가장 중요한 초석이 됩니다. 이 과정에서 정밀한 연구 장비의 역할은 선택이 아닌 필수적인 요소로 자리 잡았습니다. 이러한 신약 개발의 어려움을 획기적으로 해결하기 위해 등장한 하이 콘텐츠 스크리닝(HCS) 자동화 시스템은 연구의 패러다임을 바꾸고 있습니다. 이 플랫폼은 최첨단 세포 이미징 기술을 활용하여 질병에 감염된 세포 내부에서 일어나는 변화를 실시간으로 정밀하게 관찰하고 분석하는 기능을 수행합니다. 특히 생리학적으로 유의미한 약물의 효과를 초고속 대용량으로 처리할 수 있는 능력을 갖추고 있어, 과거에는 수년이 걸렸을 방대한 데이터를 신속하고 정확하게 도출해 냅니다. 이는 연구 과정의 자동화를 통해 시간과 비용을 획기적으로 단축하는 혁신적인 신약 개발 솔루션입니다. 한국기초과학지원연구원의 김건화 박사팀은 이 첨단 시스템을 활용해 간 대사 질환의 새로운 발병 기전을 규명하고 치료 물질을 개발하는 성과를 거두었습니다. 간세포 내 소포체 스트레스가 발생할 때 과다하게 발현되는 CYP4A 막 단백질이 인슐린 저항성을 높여 당뇨병까지 유발한다는 사실을 세계 최초로 밝혔습니다. 이처럼 질병의 원인을 세포 수준에서 정확히 이해하고 분석하는 기술은 인류의 건강한 미래를 지탱하는 강력한 무기가 됩니다. 앞으로도 하이 콘텐츠 스크리닝(HCS)과 같은 첨단 분석 장비를 통한 끊임없는 기초 연구는 인류가 질병을 완전히 정복하는 날을 더욱 앞당길 것입니다.

한국기초과학지원연구원

생명과학
공학·기술