초록 ▼

한국파스퇴르연구소(IP-K)는 과학기술부 및 경기도의 예산을 바탕으로 설립된 한국의 공공연구기관이다. 프랑스 파리에 위치한 파스퇴르연구소의 이름과 경쟁력을 바탕으로 " 유전자에서 신약까지" 라는 연구개념을 현실화 시키고 있다. 약 130년이 넘는 꾸준한 연구혁신이 파스퇴르연구소를 세계에서 가장 오래되고 경쟁력있는 생명공학 연구소로 만들었으며, 8명의 노벨상 수상자들을 배출하게 했다. 한국파스퇴르연구소의 장기적인 목표는 이미징 및 영상화기술에 기초한 광학과 우수한 IT 및 NT 기술과 융합하여 응용연구를 가속화하는 것이다.
A.

한국파스퇴르연구소(IP-K)는 과학기술부 및 경기도의 예산을 바탕으로 설립된 한국의 공공연구기관이다. 프랑스 파리에 위치한 파스퇴르연구소의 이름과 경쟁력을 바탕으로 " 유전자에서 신약까지" 라는 연구개념을 현실화 시키고 있다. 약 130년이 넘는 꾸준한 연구혁신이 파스퇴르연구소를 세계에서 가장 오래되고 경쟁력있는 생명공학 연구소로 만들었으며, 8명의 노벨상 수상자들을 배출하게 했다. 한국파스퇴르연구소의 장기적인 목표는 이미징 및 영상화기술에 기초한 광학과 우수한 IT 및 NT 기술과 융합하여 응용연구를 가속화하는 것이다.
A. 1차년도 목표:
연구소 설립과 내부 규정 제정 이후 첫번째로 할 일은 IP-K 공간을 확보하고 임시 연구 시설을 설계 및 공사하고, 연구장비를 갖추는 일이었다. 또한, IP-K의 성공은 인프라 구축뿐만이 아니라 실력 있는 연구인력을 얼마나 확보하느냐가 관건으로, 최고의 교육을 받고 최고의 능력을 갖춘 연구인력을 고용하기 위해서라면 국적은 상관이 없었다. 제안된 "유전자에서 신약까지" 연구 프로그램에는 전염병 분야에서의 신약탐색을 포함하여 말라리아와 결핵 같은 질병의 신약을 개발하는 것이며, 이를 위해서는 생물안전3등급(BSL-3) 실험실과 이보다 낮은 레벨의 세포 배양실, 표준 화학 및 생물학 실험환경이 필요하다.
B. 2년차 목표:
기본적인 인프라를 구축하고, 기본적인 연구인력을 확보한 뒤, 비로소 예비 연구실험을 시작할 수 있었다. 생물학 연구와 관련, 가능하면 감염 및 만성 질환 분야 모두에서 질환의 세포 기반 모델을 하나 이상 구축해야 했다. 화학분야에서는 양자점, 나노 입자 등의 새로운 cellular probe 개발을 위한 화학 프로그램이 구축돼야 하고, 화학 유전체학을 비주얼 스크리닝에 응용하기 위한 화학화합물 라이브러리를 확보하고 관리해야 한다. 기술분야는 하이컨텐트 현미경(High content microscope)와 연계된 로봇 플랫폼을 확보해야 했다. 아울러, 통합 시스템이 개발되지 않았기 때문에, 기존 장비를 따로 따로 들여와 연구소 안에서 통합하고 최적화해야 했다. 마지막으로, 고속다중 비주얼 스크리닝(고속 다중 스크린 (high throughput screen)mE) 및 하이컨텐트 비주얼 스크리닝(하이컨텐트 스크린(high content screen)ing)는 새로운 정보기술분 석을 필요로 하며, Image mining에서의 새로운 전산적 접근 방식을 위한 기본환경을 구축해야 했다.
C. 3차년도 목표:
기능적인 "유전자에서 신약까지" R&B 연구소를 만들기 위해, 각 실험실과 해당 요소들을 융합하여 화학유전체학를 세포기반 질병모델에 응용하여 새로운 이미지 마이닝 기술과 융합한 최적화된 비주얼 기반의 플랫폼에서 스크리닝이 가능한지를 조사해보아야 했다. 일단 해당 요소들을 부분적으로 구축한 후, 이를 융합하여 이론검증형(proof-of-principle) 을 통해 입증하였다. 동 기간에는 살아있는 세포를 기반으로 한 모델에서 건강한 상태와 질병상태간의 표현형(phenotype)의 변화를 관찰할 수 있는 역량을 갖춰야 했다. 이미지 마이닝 기술을 이용하여 세포에서의 건강상태 및 질병상태를 구별하도록 함으로써, 마침내 화학유전체학을 표현형(phenotype) 탐색에 응용할 수 있음을 입증하고자 했다.
세포 기반 질환 전략의 새로운 비주얼검사법을 신약 발견에 적용할 수 있다는 이론검증형(proof-of-principle) 개념이 성립되면 IP-K는 국내외 공공 및 민간조직과 공동 연구 및 기타 협력 협정을 맺을 수 있는 위치가 되는 것이었다.

Abstract ▼

Institut Pasteur-Korea(IP-K) is developing a novel "Genome to Drugs" program by bringing together the latest advances in biology, technology, and chemistry. This novel interdisciplinary competence is being used to create a new cell-based chemical genomics approach to drug discovery. New visual scree

Institut Pasteur-Korea(IP-K) is developing a novel "Genome to Drugs" program by bringing together the latest advances in biology, technology, and chemistry. This novel interdisciplinary competence is being used to create a new cell-based chemical genomics approach to drug discovery. New visual screening methods along with the development of computational algorithms are the basis for our high throughput platform used to screen for new probes and therapeutics that are able to elucidate and reverse a disease phenotype at the cellular level. IP-K is developing a drug discovery program that in turn is a foundation for the continuation of basic biological research. During our first three years we have achieved the following milestones:
1. During our first year we established the intellectual foundation fer the "Genomes to Drugs"
Research & Development program, which relies on the coordination of research activities within the broad disciplines of biology, technology, and chemistry to advance basic research in molecular medicine to drug discovery. The basic principle is the combination of advanced high throughput screening in living cells, image analysis, and computer-aided image mining. During this first year, platform technologies for the program were purchased and hiring of internationally recognized experts commenced.
2. During our second year we established an infrastructure for the IP-K "Genomes to Drugs" program and continued to bring together leading scientists ken around the world to develop the individual programs in biology, chemistry, and technology that constitute the integrated approach. Biology programs in infectious disease and chronic illness were established; technological platforms in microscopy, high throughput screening, and image mining(computer-based image analysis) were established; and chemistry programs in nanobiochemistry(novel probe development), and medicinal chemistry(during our third year) were established. The platform technologies were established within the appropriate laboratories(e.g. high throughput screening was established within a Biosafety Level 3 laboratory) and the integration between the biology, chemistry, and technology groups was established. Proof-of-principle screens(medium throughput) were performed, demonstrating the validity of the integrated approach for drug discovery and basic research.
3. During the course of the third year we moved from demonstrating proof-of-principle to establishing high throughput screening assays for HIV and Tuberculosis using the fully automated screening system established within the BSL-3 laboratory. Assays for other infectious disease and chronic illness have been established to various stages of development.
3a. We have published the proof-of-principle for the computer-aided visual mining approach in Nature and Nature Methods (2006).
3b. We have established scientific collaborations with academic and industrial organizations in Korea and abroad. These include MOUs with the Masan TB Hospital and the International Tuberculosis Research Center, the Korea Institute of Radiological & Medical Sciences; as well as Agreements with Pasteur Institute(Paris), CNRS(France), INSERM(France), Euroscreen(Belgium, Biotech), ChemDiv(US & Russia; CRO), the Drugs for Neglected Diseased initiative(NGO) and the RNAi Global Initiative(for whom we have been chosen to be the first institute in Asia to serve as a reference center).

목차 Contents

• 1. Introduction ... 31
• 2. Current status of the program ... 35
• 2-1. Technology ... 36
• Dynamic Imaging Platform Group ... 36
• Cell Biophysics ... 43
• Discovery Cell Biology ... 53
• Screening Technology & Pharmacology ... 62
• Image Mining ... 71
• Diagonostics ... 77
• 2-2. Chemistry ... 87
• Nano/Biochemistry ... 87
• Medicinal chemistry ... 102
• 2-3. Biology ... 103
• Biology of Intracellular Pathogens ... 103
• Systems Biology of Pathogens ... 108
• Cell Biology of Retroviruses ... 119
• Innate Immunology ... 133
• 2-4. CONSIGNED RESEARCH PROJECTS ... 135
• 3. References ... 154