초록 ▼

□ 연구개요
네트워크 다이나믹스 마커를 제안하고 이를 활용하여 대장암 환자에 대한 정밀의학 실현의 토대가 되는 계산 시스템생물학 기반 원천기술 연구를 수행하고자 한다. 이를 위해, 선행과제에서 구축한 대장암 핵심 신호전달네트워크 모델을 이질적인 대장암 환자들의 특징을 반영할 수 있도록 확장 구축한다. 구축된 네트워크에 환자 정보를 반영한 개별 네트워크 모델로부터 약물 반응을 예측할 수 있는 네트워크 다이나믹스 바이오마커를 발굴하고 유형별로 암세포를 분류한다. 동정된 암세포 유형별 네트워크 다이나믹스를 기반으로 약제 내성 메커니

□ 연구개요
네트워크 다이나믹스 마커를 제안하고 이를 활용하여 대장암 환자에 대한 정밀의학 실현의 토대가 되는 계산 시스템생물학 기반 원천기술 연구를 수행하고자 한다. 이를 위해, 선행과제에서 구축한 대장암 핵심 신호전달네트워크 모델을 이질적인 대장암 환자들의 특징을 반영할 수 있도록 확장 구축한다. 구축된 네트워크에 환자 정보를 반영한 개별 네트워크 모델로부터 약물 반응을 예측할 수 있는 네트워크 다이나믹스 바이오마커를 발굴하고 유형별로 암세포를 분류한다. 동정된 암세포 유형별 네트워크 다이나믹스를 기반으로 약제 내성 메커니즘을 규명하고, 이를 바탕으로 유형별 내성을 극복할 수 있는 네트워크 제어 기술을 연구한다. 최종적으로 암세포 유형별 최적 제어 전략을 수립하고, 실시간 세포성장분석 실험을 통해 검증한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
▶ 목표 1. 대장암 신호전달네트워크 모델의 확장 구축
대장암 환자별 상이한 데이터를 반영할 수 있도록 선행과제에서 구축한 대장암 신호전달네트워크 모델을 확장함. 확장된 네트워크를 기초로 하여 대장암 환자 생체데이터 정보를 네트워크에 반영하는 정형화된 알고리즘을 개발하고 대장암 환자별 신호전달네트워크 모델을 생성함. 이질적인 대장암 환자들에 상응하는 다양한 유전자 프로파일을 가진 대장암 세포주를 선택하여 기초 실험을 수행함.
▶ 목표 2. 네트워크 다이나믹스 바이오마커 발굴 및 암세포 유형별 군집화
시스템 내 구성요소들의 복잡한 상호작용에 의한 동역학 특성을 체계적으로 파악할 수 있는 상태천이/끌개지형 분석을 수행함. 섭동에 의한 끌개지형 변화를 통해 약물에 대한 효능, 독성, 역가를 조사하여, 약물 반응을 결정짓는 네트워크 다이나믹스 바이오마커를 발굴함. 네트워크 다이나믹스 바이오마커를 이용해 동역학적 특성을 기준으로 대장암 유형별 군집화 연구를 수행함.
▶ 목표 3. 암세포 유형별 내성 메커니즘 규명 및 제어 기술 개발
특징적인 네트워크 동역학 바이오마커를 기반으로 암세포 유형별 메커니즘을 분석함. 최신 네트워크 제어 기술을 적용하여 핵심적인 구성요소를 추출하고, 암세포 유형별 끌개지형 및 섭동에 의해 변형된 끌개 네트워크를 분석을 기반으로 제어 기술을 개발함. 암세포 유형별 내성 메커니즘 검증하고 암 신호전달네트워크 제어의 핵심 분자들을 대장암 세포주 실험으로 확인함.
▶ 목표 4. 암세포 유형별 최적 제어 전략 제시 및 실험 검증
각각의 대장암 유형별 대표적인 네트워크 다이나믹스 바이오마커를 고려한 최적의 제어 전략을 제시함. 군집을 대표하는 대장암 세포주의 성장·생존·사멸 분석 등의 실험을 통해 대장암 유형별 신호전달네트워크 제어전략을 검증함.

□ 연구개발결과의 중요성
▶ 계산 시스템생물학 연구는 암 발생/진행에 관여하는 복잡한 신호전달네트워크의 수학모델을 활용하여 환자 암세포의 유형별로 약물 내성의 메커니즘을 반영할 수 있는 네트워크 다이나믹스 마커를 시뮬레이션 분석을 통해 발굴할 수 있을 뿐만 아니라, 다양한 표적항암제의 약물 반응 및 내성에 관련된 다양한 생물학적 메커니즘을 규명할 수 있다. 또한 규명된 메커니즘을 바탕으로 암세포의 유형별로 신호전달 네트워크에 대한 최적 제어 전략을 제안할 수 있다.
▶ 계산 시스템생물학 연구는 여러 이질적인 생체데이터를 신호전달네트워크 관점에서 통합하여 암에 대한 새로운 차원의 이해를 도모할 수 있으며, 기존 고비용 저효율의 표적항암제 개발 방법론의 한계를 극복하여 새로운 돌파구를 마련할 수 있을 것으로 기대된다. 궁극적으로 본 과제의 성과는 다가오는 개인유전체 기반 정밀의학의 시대를 앞당길 수 있는 선도 원천기술로서 활용될 것으로 기대된다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 연구 최종 목표 ... 4
• 연차별 연구 내용 및 범위 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 6
• 1) 대장암 신호전달네트워크 모델의 확장 구축 ... 6
• 2) 네트워크 다이나믹스 바이오마커 발굴 및 암세포 유형별 군집화 ... 9
• 3) 암세포 유형별 내성 메커니즘 규명 및 제어 기술 개발 ... 11
• 4) 암세포 유형별 최적 제어 전략 제시 및 실험 검증 ... 14
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 16
• 4. 참고문헌 ... 17
• 5. 연구성과 ... 18
• 대표적 연구실적 ... 33
• 끝페이지 ... 48