생명/의료

생물물리연구소, 소두증 원인 유전자 Cenpj의 새기능 규명

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최근 중국과학원 생물물리연구소 왕샤오췬(王曉群) 연구팀은 생쥐 대뇌피질 발달 과정에서 중심체 단백질 Cenpj가 체내 섬모 해중합 및 신경 생성에 대한 제어작용을 규명했다. 해당 성과는 "Cenpj regulates cilia disassembly and neurogenesis in the developing mouse cortex"란 제목으로 "The Journal of Neuroscience"에 게재되었다. 소두증은 일종의 신경계 발달 질환이다. 소두증 환자의 두부 크기는 정상 동년배의 3분의 1밖에 안 되며 정신지체, 정서장애 등 증상을 동반하는 등 환자의 정상적 생활에 심각한 영향을 미친다. 소두증을 유발하는 돌연변이는 대부분 중심체 단백질을 암호화하는 유전자이다. 연구팀이 주목한 Cenpj는 소두증을 유발하는 중심체 유전자로서 중심소체(centrioles) 성장뿐만 아니라 세포골격 구조도 제어할 수 있다. 인간 Cenpj 돌연변이가 뇌발달 결함을 유발하는 병리적 메커니즘을 탐구하기 위해 연구팀은 먼저 Cre-Loxp 기술로 생쥐 대뇌피질속 Cenpj 유전자에 대한 특이적 녹아웃을 통해 Cenpj 조건적 녹아웃 생쥐(CenpjCKO)를 획득했다. CenpjCKO 생쥐는 소두증 환자와 유사한 병리 특성 즉 머리가 작고 피질이 얇아지며 뉴런 수가 감소되는 등 표현형을 안정적으로 구현했다. 연구 결과, 배아기 CenpjCKO 생쥐의 신경줄기세포 수효는 뚜렷하게 감소했고 증식분열 능력은 뚜렷이 저하됨과 아울러 대량적 세포사멸 현상을 동반했다. 뿐만 아니라 Cenpj 유전자 결실로 인해 진핵세포 표면의 세포소기관인 섬모 구조에도 변화가 발생했다. 신경줄기세포의 섬모는 Cenpj 유전자 결실로 인해 길어지고 섬모 부속물 구조도 이상해졌다. 이외 성체기의 Cenpj 결실은 성체 신경줄기세포속 일차섬모(primary cilia) 및 운동섬모로 하여금 가늘고 길게 변화시켰고 뇌실하영역(SVZ)의 세포 증식을 저하시켰으며 후각망울(olfactory bulb) 신생 뉴런의 수효를 감소시켰다. 연구팀은 전사체학적 연구분석을 통해 Cenpj는 일종의 말단 유도 이동단백질 Kif2a를 통해 섬모의 분해 및 신경 생성을 제어함을 발견했다. 한마디로 섬모가 세포주기 발생 전에 분해되지 않을 경우 동 사건이 신경전구체 세포주기 지연 및 신경생성장애의 원인이 될 수 있다. 해당 연구는 인간의 피질 발달 및 Cenpj 돌연변이성 원발성소두증에서 섬모의 작용을 심층 이해하는데 근거를 제공했다.

쿤밍동물연구소, 최초로 온천 미생물 다양성 변화 관련 생물지리학적 모형 구축

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최근 중국과학원 쿤밍(昆明)동물연구소 "전산생물학·의학적생태학" 과제팀 리롄웨이(李連偉) 박사연구생은 "다양성-면적" 모형(Diversity-Area Relationship)을 응용해 캐나다 학자가 수집한 전세계 160곳 온천의 메타게놈 데이터(Sharpe et al. 2014, the ISMEJ)를 재분석하여 최초로 온천 미생물 다양성 변화의 생물지리 모형을 구축했다. 또한 최초로 공간 이질성 면에서 세균과 고세균의 유의적 차이를 발견했다. 세균과 고세균의 시스템 생물학적 "경계"는 반세기를 넘지만 생물지리학적 분포 차이에 관한 연구는 많지 않다. 그 원인은 메타게놈 서열분석 기술이 개발되기 이전에 대규모 글로벌 규모의 미생물에서 분포 조사가 어려웠기 때문이다. 해당 연구는 생태적응 면에서 세균과 고세균의 차이를 심층 연구하는데 중요한 의미가 있다. 연구팀이 구축한 일련의 전산 모형은 온천 미생물의 다양성 분포 관련 생물지리학적 지도를 본질적으로 묘사했다. 연구팀이 사용한 "다양성-면적" DAR모형은 쿤밍동물연구소 마잔산(马占山) 연구원이 최근 몇 년간 고전 "종-면적 관계(Species Area Relationship, SAR)" 면에서 거둔 성과이다. SAR모형은 100여 년의 역사를 가진 생물지리학/보존생물학에서 가장 중요한 이론 모형이다. 마잔산 연구원은 Renyi 엔트로피에 기반해 도출한 "Hill Numbers"를 범용적 "다양성 지수"로 채택했고 그 것으로 SAR 모형의 "종의 수"를 대체함으로써 고전 SAR에 존재하는 일부 결함을 근본적으로 해결했다. 또한 멱법칙이 보유한 척도 불변성(Scale-Invariance) 이론에 근거해 다른 3개 주요 파라미터 즉 다양성 중첩 파라미터(Pair-wise Diversity Overlap, PDO), 누계 다양성 최대치(Maximal Accrual Diversity, MAD), "국소-지역(전세계)"(Local to Regional/Global Diversity, LRD/LGD) 비율 파라미터를 도출했다. 상기 파라미터는 앞서 기술한 생물다양성 분포 관련 생물지리학적 지도 구축에 이용할 수 있다. 연구팀은 "다양성-면적" DAR모형을 사용한 온천 고세균과 세균 데이터 분석 및 고세균과 세균의 공간적 분포 형식 비교를 통해 고세균 총체의 공간적 분포 이질성이 세균 총체에 비해 높고 고세균의 주요 종 분포 공간적 이질성은 세균의 주요 종에 비해 낮음을 발견했다. 다양성 중첩 파라미터(PDO) 에 의하면 고차 다양성 지역 간에서의 중첩도는 더 높았다. 다시 말해서 고차의 다양성 공간 이질성은 더 낮다. 누계 다양성 최대치(MAD)로 추정한 온천 고세균은 약 8,400종이고 세균은 55,000여 종에 달했는데 이는 고세균의 6배이다. LGD 면에서 단일 온천에 함유된 고세균은 전세계적 범위의 모든 온천에 함유된 고세균의 1.25%였고 세균은 전세계 범위의 약 1.52%였는데 이 또한 환경미생물의 공간적 분포 고도 이질성을 입증하는 증거이다. 상기 온천 미생물 다양성 분포 특성 관련 파라미터는 이번에 최초로 발표되었다. 해당 연구성과는 "Global Microbiome Diversity Scaling in Hot Springs With DAR (Diversity-Area Relationship) Profiles"란 제목으로 "Frontiers in Microbiology"에 게재되었다.

국가암센터, B형 간염 바이러스 보균자 혈액 생검에 의한 초기 간암 발견 기술 개발

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최근, 국가암센터/중국의학과학원 종양병원 연구팀은 판성쯔(泛生子)유전자회사와 공동으로 혈액의 세포유리 DNA(Cell-free DNA) 돌연변이 및 단백질 표지물 검출에 의한 간암 초기 선별기술 방법을 개발하였다. 해당 기술은 무증상 B형 간염 바이러스 보균자의 초기 간암 발견에 새로운 방법을 제공하였다. 해당 연구성과는 "PNAS"에 온라인으로 게재되었다. 연구팀은 말초혈액의 세포유리 DNA 돌연변이 및 단백질 표지물 정보 획득을 통하여 331명의 알파태아단백 및 B-스캔 초음파 검사 결과가 정상인 B형 간염 바이러스 보균자에 대한 선별을 수행하였으며 24명의 양성환자를 진단함과 아울러 해당 환자에 대한 후속 6~8개월 동안의 추적관찰을 통하여 4명의 간암 환자를 발견하였다. 나머지 307명 음성환자는 추적관찰 기간에 간암 증상을 발견하지 못하였다. 또한 직경이 3cm보다 작은 초기 간암을 발견하였다. 암 초기 선별은 과학실험 설계 및 그 연구기술에 대한 요구가 아주 높다. 이번 연구에서 331명 무증상 고위험군에 대한 선별을 수행하였으며 해당 코호트에서 100%의 민감도, 94%의 특이성 및 17%의 양성 예측값을 구현하였다. 현재 연구팀은 해당 기술 기반 다중심, 더욱 큰 규모 전향적 코호트군에 대한 계통적 연구를 통하여 선별기술 및 방법을 한층 더 최적화할 예정이다. 해당 기술은 B형 간염 바이러스 보균자 등 고위험군의 간암 초기 선별에 이용될 전망이며 비교적 높은 임상적 가치 및 사회적 의미를 보유하고 있다. 해당 기술은 엄격한 임상 검증에 통과된 후 더욱 간단하고 비침습적이며 표준화적인 간암 초기 선별 방안으로 될 전망이다.

생물기술연구소, 유전자 발현 조절 패턴 예측 가능한 인공신경망 모형 개발

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최근, 중국농업과학원 생물기술연구소 왕하이(汪海) 연구팀은 미국 코넬대학(Cornell University) Edward Buckler 연구팀과 공동으로 유전체 DNA 염기서열로 유전자 발현 조절 패턴을 예측할 수 있는 인공신경망 모형을 개발하였다. 해당 모형은 마치 구글(Google)의 "AlphaGo"가 바둑에서 인간지능을 초월한 것과 같이 분자육종 분야에서의 획기적인 성과로서 인공지능(AI) 보조적 방향성 육종에 새로운 방향을 개척하였다. 해당 연구성과는 "PNAS"에 온라인으로 게재되었다. 생물의 많은 염기서열은 매우 높은 유사성을 보유한 유전자계(Gene family)이며 또한 신경망 모형 훈련 과정에서 유전자를 임의적으로 트레닝셋(train set) 및 테스트셋(test set)에 분배할 경우 해당 모형은 진정으로 유전자 발현 조절을 결정하는 모티프(Motif)를 우선적으로 학습하지 않고 DNA 염기서열의 유전자계 또는 진화와 관련된 모티프를 우선적으로 학습하기 때문에 유전체학 연구에서 AI 기술은 광범위하게 응용되지 못하고 있다. 해당 연구는 유전자계로 단일 유전자를 유닛(Unit)으로 한 임의의 트레닝셋 및 테스트셋 데이터를 대체하여 이원화 유전자 발현량을 예측할 수 있는 콘볼루션 신경망(Convolutional Neural Network, CNN) 모형을 성공적으로 구축하였다. 또한 다양한 알고리즘을 이용한 해석을 통하여 유전자 발현을 조절하는 핵심 DNA 모티프를 획득하였다. 해당 모형을 기반으로 연구팀은 진화상 친연관계가 비교적 가까운 2개 종을 이용하여 상동유전자의 상대 발현량을 성공적으로 예측함과 아울러 상동유전자 상대 발현량을 조절하는 핵심 DNA 모티프를 획득하였다.

유전·발달생물연구소, 개체 수준 단일염기 편집시스템에 존재하는 표적이탈 효과

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인간 유전질환 및 농작물 농업형질은 많은 경우 유전체의 단일 또는 소수 뉴클레오티드의 돌연변이에 의하여 유발된다. 그러므로 유전체의 핵심 뉴클레오티드 변이 감정 및 방향성 보정은 인간 유전질환 치료 및 동식물 육종의 주요한 방향이다. 유전자 편집 도구인 단일 염기 편집기 개발은 방향성 편집 및 유전체의 핵심 뉴클레오티드 변이 보정에 주요한 도구를 제공하였으며 유전자 편집 도구의 유전질환 치료 및 동식물 신품종 육성 등 분야에서 잠재적 응용 가치를 과시하였다. 단일 염기 편집기는 주로 사이토신 단일 염기 편집기(CBE) 및 아데닌 단일 염기 편집기(ABE) 2종 유형으로 나눌 수 있으며 각각 사이토신데아미나아제 또는 개질된 아데닌데아미나아제와 nCas9 단백질 융합에 의하여 유래되고 따라서 유전체의 표적 위치에서 C>T 또는 A>G의 염기 편집을 구현할 수 있다. 그러나 해당 표적이탈 효과에 대한 검출은 매우 충분하지 못하며 데이터는 주로 체외 실험 연구 또는 생물정보학적 소프트웨어를 이용하여 예측한 제한된 표적 시퀀스 유사 위치 검출에서 유래되었고 CBE 및 ABE가 체내 전유전체 범위에서의 표적이탈 효과를 평가되지 않았다. 최근, 중국과학원 유전·발달생물학연구소 가오차이샤(高彩霞) 연구팀은 식물의 BE3(융합 rAPOBEC1 사이토신데아미나아제 기반 CBE 시스템), HF1-BE3(고충실도BE3) 및 ABE 단일 염기 편집 시스템의 특이성에 대한 전유전체 수준 평가를 수행하였으며 최초로 체내에서 전유전체 시퀀싱 기술을 이용하여 해당 3종 단일 염기 편집 시스템의 유전체 수준에서 표적이탈 효과를 전면적으로 분석·비교하였다. 해당 연구에서 다양한 단일 염기 편집 시스템 전환을 경과한 56개 T0세대 벼 식물체 및 21개 대조 식물체에 대한 전유전체 시퀀싱을 수행하였다. 심층적인 시퀀싱 통계 분석 결과, 단일 염기 편집 시스템으로 처리한 후 유전체의 삽입 또는 결실(indels) 돌연변이 수는 대조군에 비하여 뚜렷한 변화가 없지만 BE3와 HF1-BE3는 sgRNA의 존재 유무에 관계없이 벼 유전체에서 대량의 모노뉴클레오티드 변이(SNVs)를 생성하며 또한 대부분은 C>T 유형의 염기 돌연변이임을 발견하였다. 아그로박테리움(Agrobacterium) 전환을 경과하였지만 어떠한 염기 편집 시스템도 함유하지 않은 대조군 식물체에 비하여 BE3 시스템 및 HF1-BE3 시스템으로 처리한 식물체는 유전체 범위에서 C>T SNVs는 각각 94.5% 및 231.9% 증가되었으며 98개 C>T SNVs 및 242개 C>T SNVs가 추가 생성되었다. 더욱 주요한 것은 Cas-OFFinder 소프트웨어 예측 결과와 비교한 결과, 해당 추가 증가된 C>T SNVs는 대부분 현재의 소프트웨어로 표적이탈 위치를 관측할 수 없다는 점이다. 이외에 해당 C>T 변이는 염색체 사이에 균일하게 분포되었지만 전사 활성 영역에서 축적되는 추세를 나타냈다. 해당 영역은 단일 사슬 DNA를 방출하여 사이토신데아미나아제에 대하여 적합한 기질을 제공하는 경향이다. 연구 과정에서 또한 CBE 시스템과 반대로 ABE 시스템은 아주 높은 특이성을 나타냄을 발견하였다. ABE로 처리한 식물체 및 대조군 식물체는 전유전체 범위에서 SNVs 수는 기본적으로 일치하였다. 연구 결과, ABE 시스템 보다는 기존의 BE3 및 HF1-BE3 시스템이 식물체내에서 예측하기 어려운 표적이탈 돌연변이를 유발할 수 있기에 해당 특이성을 한층 더 최적화하여 향상시킬 필요성이 있다. 해당 연구에서 독창적으로 유전 배경이 유사한 클론식물 및 전유전체 재시퀀싱을 이용하여 기존에 대량 이질세포 시퀀싱 분석 과정에서 존재하는 복잡성을 해결하였다. 해당 결과는 "Science"에 온라인으로 게재되었다. 타이틀 그림: (A) 실험 절차 및 설계 (B)BE3, HF1-BE3 및 ABE 시스템이 전유전체 범위에서 생성한 C>T SNVs 수 (C)BE3, HF1-BE3 및 ABE 시스템이 유전체내 각종 기능 영역에서 생성한C>T SNVs가 총 C>T SNVs에서 차지하는 비율 (D)BE3, HF1-BE3 및 ABE 시스템이 높은 전사 영역에서 생성한 C>T SNVs가 총 C>T SNVs에서 차지하는 비율 비교

신경과학연구소, GOTI 기술로 유전자 편집 표적이탈 여부 검출

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최근, 중국과학원 신경과학연구소는 국내외 연구기관과 공동으로 GOTI라고 명명한 기술을 개발하여 유전자 편집 방법의 표적이탈 효과 생성 여부를 정확하고 고민감도로 검출할 수 있게 되어 유전자 편집 기술의 안정성을 한층 더 증가시켰다. 해당 연구성과는 "Science"에 게재되었다. 유전자 편집 과정에서 표적이탈 효과가 발생하면 암 등 불량한 유전자 변이를 유발한다. 이러한 위험성으로 이 새로운 기술 수단은 이용되지 못하고 있다. 기존에 많은 표적이탈을 검출하는 방안을 제안하였다. 그러나 생쥐 또는 인간 개체 사이의 유전자는 아주 큰 차이가 존재하기에 유전자 편집으로 인한 표적이탈 효과는 해당 차이에 "매몰"된다. 그러므로 기존의 검출 방법으로 해당 차이에서 어느 것이 유전자 편집으로 인한 표적이탈이고 어느 것이 개체 자체의 차이인지를 확정할 수 없기에 유전자 편집 도구의 안정성을 효과적으로 판단할 수 없다. GOTI 기술은 기존의 표적이탈 검출 수단을 완전히 뒤엎었다. 연구팀은 생쥐 배아를 이용하여 실험을 수행하였다. 수정란이 2개로 분할될 때 그중 1개를 유전자 편집함과 아울러 빨강색 형광 단백질로 표지하였다. 편집 후 2개 세포가 지속적으로 분열되게 하였으며 생쥐 배아가 14.5일 동안 발달하였을 때 빨강색 형광 단백질을 기반으로 유전자 편집 세포 및 유전자 편집을 수행하지 않은 대조군 세포를 선별하였다. 해당 2개 그룹 세포 유전자 배경은 완전히 일치하며 또한 유전체 체외 증폭이 필요 없기에 유전자 배경의 간섭을 회피함과 아울러 단일 염기의 돌연변이를 또렷하게 관찰할 수 있다. GOTI 기술은 고민감도를 보유하고 있기에 극소량의 유전자 편집 표적이탈도 검출할 수 있다. 연구팀은 또한 GOTI 기술을 이용하면 BE3 단일 염기 편집으로 대량의 표적이탈을 유발할 수 있음을 발견하였다. 해당 발견은 기존에 주장하여왔던 "아주 안전하여 표적이탈 현상이 거의 발생하지 않는다."던 단일 염기 돌연변이 기술을 재검토하게 하였을 뿐만 아니라 유전자 편집 도구의 안정성 평가에 획기적인 새로운 기술을 제공함으로써 유전자 편집 표적이탈을 검출하는 새로운 산업표준으로 될 전망이다.

공동연구팀, 간세포암 정밀의료 잠재적 새로운 표적 발견

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최근, 중국 여러 기관의 연구원들로 구성된 공동연구팀은 초기 간세포암의 단백질체 발현 프로파일 및 인산화 단백질체 지도(Proteome map) 측정을 통하여 간세포암 정밀의료 잠재적 새 표적을 발견하였다. 해당 연구성과는 "Nature"에 온라인으로 게재되었다. 연구팀은 101건 초기 간세포암 및 쌍을 이루는 암 주변 조직 샘플의 단백질체학 데이터에 근거하여 임상에서 초기 간세포암으로 진단 받은 환자를 3개 종류의 단백질 아형(Subtype)으로 분류하였다. 또한 다양한 아형 환자는 다양한 예후 특성을 보유하고 있기에 수술 후 다양한 치료 방안을 선택하였다. 그중 제1 유형 환자는 수술 치료만 하고 지나친 치료를 방지하였으며 제2 유형 환자는 수술과 기타 치료 방안을 결합시켰다. 제3 유형 환자는 30%를 차지하는데 수술 후 재발 전이 위험계수가 가장 크기에 치료가 가장 어렵다. 연구팀은 제3 유형 환자의 단백질체학 데이터에서 콜레스테롤 대사 경로에 재프로그래밍이 발생하며 그중 후보 약물 표적 콜레스테롤 에스테라제의 고발현은 가장 차한 예후 위험성을 보유하고 있음을 발견하였다. 후보 약물 표적 콜레스테롤 에스테라제 SOAT1에 대한 억제를 통하여 세포질막의 콜레스테롤 수준을 감소시킬 수 있으며 종양 세포의 증식 및 전이를 효과적으로 억제시킬 수 있다. 심층적인 연구 결과, 연구팀은 SOAT1의 소분자 억제제 "아바시미브(Avasimibe)"는 간암 환자의 인간 유래 종양 이종이식 모델에서 뛰어난 항종양 효과를 나타냄을 발견하였다. 이는 "아바시미브"는 예후가 비교적 차한 간세포암 환자를 치료하는 잠재적 표적치료제로 될 전망을 보유하고 있음을 의미한다. 연구팀은 또한 최초로 콜레스테롤 대사 경로 재프로그래밍과 간세포암 사이의 직접적 연관성을 발견하였는데 이는 콜레스테롤 에스테라제가 간암 발생에서의 역할을 입증하는데 중요한 의미가 있다. 환자군의 단백질체학적 대량 데이터를 기반으로 콜레스테롤 에스테라제는 초기 간암의 분류, 예후 및 표적치료에 이용될 수 있으며 해당 단백질 수준은 두경부암, 위암, 전립선암, 신장암 및 갑상선암에서 환자의 비교적 차한 예후와 정적 상관관계임을 발견하였다. 이는 새로운 항암제 개발에 중요한 기반을 마련하였다. 본 연구는 국가(베이징)단백질과학센터 단백질체학국가중점실험실 허푸추(賀福初) 연구팀, 쳰샤오훙(錢小紅) 연구팀, 푸단(復旦)대학 부속중산(中山)병원 판자(樊嘉) 연구팀, 베이징대학 종양병원 싱바오차이(邢寶才) 연구팀이 공동으로 수행하였다.

푸단대학, 세계 첫 경심첨적 숭모판막 클램프 출시 전 임상연구 단계 진입

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최근, 푸단(復旦)대학 부속중산(中山)병원 거쥔보(葛均波) 연구팀과 관련 기업에서 공동으로 개발한 세계 첫 경심첨적 숭모판막 클램프 기기 ValveClamp로 고령의 심각한 중증 승모판폐쇄부전증 환자에 대하여 심장 박동을 정지시키지 않는 조건에서 고난도 최소침습적 승모판재건술을 시행하였다. 해당 환자는 수술 효과에 만족하였고 수술 후 회복이 양호하였다. 2019년 2월 25일, 환자는 건강을 회복하고 퇴원하였다. ValveClamp는 국외의 동종 의료기기에 비하여 조작이 간단하고, 클램핑 범위가 더욱 크며, 적응증이 광범위한 등 장점을 보유하고 있다. 전통적인 외과 수술 및 기존의 흉강경 최소침습 수술과는 달리 ValveClamp 경심첨적 승모판막 클램프 수술은 흉부 및 심장 절개 그리고 심장 박동 정지가 필요 없이 명치 부위를 3cm 절개한 후 심장 천자로 기기를 삽입하여 수술 조작을 수행하는 "심장 박동 과정에서 완성하는 최소칩습 수술"이다. 2018년 하반년에 12차의 탐색적 임상연구를 수행하였고 3~6개월 동안 추적 조사 결과는 아주 이상적이다. ValveClamp 승모판재건술 치료를 받은 환자는 78세 남성으로서 합병증이 많고 기본 심장 기능이 차하여 전통적 외과수술 위험성이 아주 높다. 또한 수술전 초음파 검사 결과, 환자의 후엽 탈출 범위는 23mm에 달하였고 P2와 P3에 모두 탈출 증상이 발생하였으며 역류 경동맥 폭은 13mm에 달하였다. 중증 승모판폐쇄부전증은 심부전, 저혈압을 유발한다. 연구팀은 환자의 병세를 분석한 후 ValveClamp 수술 방식을 선택하였다. 수술 과정에서 연구팀은 여러 차례 단일 클램프에 의한 클램핑을 반복적으로 수행한 후에도 중등정도 중증 승모판폐쇄부전증 증상이 있음을 발견하고 2중 클램프 기술을 이용하여 환자에게 2개의 클램프를 삽입하였다. 수술 후 환자의 폐쇄부전 증상이 경미한 정도로 호전되었으며 숭모판막 압력차는 3mmHg였다. 이는 최초로 ValveClamp 이중 클램프 기술을 이용한 수술 사례로서 해당 기기 기반의 이중 클램프 기술은 안전하고 실행 가능함을 입증하였다. ValveClamp의 출시 전 임상연구는 최근 가동되었고 또한 일부분 병례를 성공적으로 치료하였다. 본 연구는 향후 푸단대학 부속중산병원, 베이징푸와이(阜外)병원, 쓰촨(四川)화시(華西)병원, 저장(浙江)대학 부속제2병원, 베이징안전(安貞)병원, 광둥성(廣東省)인민병원 등 중국의 유명한 심혈관센터에서 지속적으로 수행할 예정이며 외과수술 고위험성, 고령자, 선천성 승모판폐쇄부전증 환자를 대상으로 치료할 계획이다. 해당 임상연구는 ValveClamp 제품의 출시허가 획득에 상세한 데이터를 제공하였으며 ValveClamp는 중국 첫 허가를 받은 승모판막 폐쇄부전증 최소침습 치료 기기로 될 전망이다.

중국세포생물학회, "인간배아줄기세포" 표준 출범

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2019년 2월 26일, 중국세포생물학회는 세계 최초의 배아줄기세포 관련 제품표준인 "인간배아줄기세포" 표준을 발표하였다. 줄기세포 및 관련 세포제품은 이질성, 활성변화 등 특수한 속성 때문에 아직도 약물로 간주되지 않았다. 임상 응용에서 "통제"가 더 어렵기에 규모화 응용은 어렵다. 기존 연구에서 세계 38개 실험실 125주 인간배아줄기세포를 검사한 결과 해당 줄기세포는 부당한 체외 배양 과정에서 유전적 돌연변이를 발생할 수 있다. 미국 식품의약국(FDA)의 기준에 따르면 미국 국립보건원(NIH)에 등록된 줄기세포도 임상 응용의 요구에 도달하지 못한다. 국제 줄기세포 연구 및 임상 응용 영역의 최대 어려움이 바로 어떤 줄기세포가 임상에 응용되어 약물로 만들 수 있는가이다. 이 또한 이번에 발표한 배아줄기세포 표준이 해결해야 할 문제이다. 베이징 줄기세포은행은 십여 년의 노력 끝에 ISO 품질경영시스템의 인증 기준을 만족할 뿐만 아니라 300여 주 인간배아줄기세포를 구축해 70%의 면역 적합형 수요를 충족시킬 수 있다. 또한 세포생물학회 줄기세포분회 표준제정팀의 노력으로 십여 년간 축적한 임상급 줄기세포계 배양 경험을 논문으로 작성해 국내외 동종업계의 인정을 받았다. 중국은 대량 실천작업을 통해 단체표준을 형성할만한 기반을 마련하였다. 표준화된 기술요구와 검사방법 및 엄격한 품질관리는 "살아있는" 세포로 하여금 임상 요구에 도달시킬 수 있다. 한편 줄기세포 임상 수요가 증가함에 따라 줄기세포 연구 프로젝트도 빠른 진척을 보이고 있다. 최근 중국은 줄기세포 연구성과의 임상으로의 이전과 관련한 프로젝트를 4번에 거쳐 총 35개를 등록시켜 추진하고 있다. 줄기세포는 출처가 제각기이고 유형이 다양하며 기능이 복잡한 관계로 제조공법, 품질관리 수단, 응용 방식, 적응증 선택 등에서 큰 차이를 나타낸다. 따라서 통일표준을 하루빨리 구축해 임상연구 및 임상시험의 건전한 발전을 촉진할 필요가 있다. 세포는 자기만의 특성이 있다. 그렇다면 매번 주사량 및 농도가 다를 경우 어떻게 치료효과를 평가할지가 문제로 제기된다. 임상에 쓰이게 될 제품은 반드시 표준화 시험을 통과해야 하고 이와 관련한 표준이 앞서가야 한다. 표준은 지켜야 할 규범이며 또한 윤리적 요구를 엄격히 따라야 하고 줄기세포의 임상연구를 전반적으로 규제해야 한다. 현재 세계적으로 줄기세포 표준을 출범시킨 선례가 없다. 이번에 발표한 배아줄기세포 단체표준은 혁신 유도, 산업발전 가이드 등 면에서 중요한 역할을 발휘할 전망이다. 뿐만 아니라 국가관리부서의 감독·관리 강화에 근거를 제공하고 과학연구를 위한 규범을 수립하게 된다. 줄기세포 산업은 더 이상 안정성과 유효성을 입증할 수 없는 임상연구 단계에 머무르지 말고 반드시 표준화 생산과 규모화 제조가 가능한 단계로 진입해 감독관리, 반복, 검증 등이 가능한 임상응용제품 생산을 실현하게 될 것이다. 향후 배아줄기세포는 줄기세포약물 개발 분야에서 가장 중요한 원료가 될 예정으로 이에 적합한 표준을 미리 확립해야 한다. 표준제정 작업이 구체화 되고 기초연구가 심층화되고 임상연구가 추진됨에 따라 임상에 투입될 세포제품은 균일성, 안정성 등 특성을 보유할 전망이다. "인간배아줄기세포" 단체표준은 세포생물학회 줄기세포표준제정팀이 2017년에 첫 줄기세포 표준인 "줄기세포 통용 요구"를 발표한데 이은 최신 줄기세포 표준이다. 향후 줄기세포표준제정팀은 전문표준을 더한층 구체화하고 임상 응용시 배아줄세포에서 분화된 세포형 관련 표준 제정을 완성할 계획이다. 예를 들면 망막류 세포, 심근류 세포 관련 표준 제정으로 임상 연구 및 응용을 가이드하는 등 작업이 포함된다.

군사의학연구원, 세포 "문지기"의 항바이러스 감염 조절 메커니즘 규명

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최근, 군사과학원 군사의학연구원 리타오(李濤) 연구팀 및 장쉐민(張學敏) 연구팀은 세포 "문지기"인 환상 지엠피-에이엠피 합성효소(cyclic GMP-AMP synthase, cGAS)의 항바이러스 감염 주요 조절메커니즘을 공동으로 발견하였다. 해당 연구논문은 "Cell"에 게재되었다. 바이러스 종류는 1천만 종이 넘지만 모든 바이러스의 생체 침입 기본 원리는 모두 같다. 즉 바이러스는 자체 유전물질(예, DNA 등)을 숙주세포에 인입하며 따라서 생체는 해당 외인성 유전물질에 대하여 신속하게 강렬한 면역응답을 유발하여 바이러스 감염을 제거한다. 이는 바이러스 감염으로 인한 치사성 염증의 주요 원인이다. 그중 DNA 감각수용체 cGAS 단백질은 DNA가 세포내에서의 면역 유발 및 자가면역반응에서 핵심 작용을 일으키므로 세포의 "문지기"로 불린다. cGAS 활성에 대한 효과적 간섭 수단의 발견 및 그 조절 메커니즘에 대한 연구는 항바이러스 감염, 중대 전염병 예방통제 및 자가면역질환 치료에 아주 중요하다. 연구팀은 해당 핵심 과학 문제에 대한 연구를 통하여 아세틸화 수식은 cGAS 활성을 제어하는 핵심 분자 사건임을 발견함과 아울러 해당 잠재적 조절 규칙을 규명하였다. 또한 연구팀은 약물설계 전문가 허신화(何新華) 박사의 도움으로 아스피린은 cGAS의 아세틸화 발생을 제어할 수 있을 뿐만 아니라 cGAS의 활성을 억제할 수 있음을 발견하였다. 그 후 연구팀은 실험동물 및 AGS 환자의 세포를 이용하여 해당 발견을 한층 더 입증하였다. 본 연구는 향후 중대한 전염병 발생을 대처하는 과정에서 기존 바이러스 감염 통제뿐만 아니라 미지의 바이러스 감염 대처에 유력한 수단을 제공하였으며 또한 자가면역질환에 치료 방법을 제공하였다.