초록 ▼

□ 연구개요
바이오 분야의 빅데이터가 축적되고 정보의 대량신속처리가 가능해짐에 따라 제약산업의 다양한 영역에서 생물정보학과 계산생물학 분야의 연구가 활발히 진행되고 있다. 체내의 상태 변화를 유발하는 약물 및 질병의 메커니즘을 이해하는 것은 약물 개발을 위하여 중요한 단계일 뿐 아니라, 약물 치료를 받는 환자의 삶의 질 향상에도 기여를 한다. 약물 및 질병의 메커니즘을 이해하기 위하여 많은 생물학적 정보가 필요하지만 생물학적 실험을 통하여 정보를 획득하는 과정은 많은 시간적, 금전적 비용이 요구되며, 특히 많은 약물, 질병을

□ 연구개요
바이오 분야의 빅데이터가 축적되고 정보의 대량신속처리가 가능해짐에 따라 제약산업의 다양한 영역에서 생물정보학과 계산생물학 분야의 연구가 활발히 진행되고 있다. 체내의 상태 변화를 유발하는 약물 및 질병의 메커니즘을 이해하는 것은 약물 개발을 위하여 중요한 단계일 뿐 아니라, 약물 치료를 받는 환자의 삶의 질 향상에도 기여를 한다. 약물 및 질병의 메커니즘을 이해하기 위하여 많은 생물학적 정보가 필요하지만 생물학적 실험을 통하여 정보를 획득하는 과정은 많은 시간적, 금전적 비용이 요구되며, 특히 많은 약물, 질병을 대상으로 하는 대규모 실험에는 많은 제약이 따른다. 매 해 수많은 생명과학 및 생물의학 주제에 대한 문헌이 생성되고 있으며, 텍스트 마이닝 기법을 활용하여 약물 및 질병 메커니즘을 식별하기 위한 정보를 추출할 수 있다. 본 연구에서는 비정형 데이터에 해당하는 생물학적 문헌에 자연어 처리 기법, 텍스트 마이닝 기법을 활용함으로써 약물, 질병, 유전자에 대한 정보를 추출하여 정량화하였다. 텍스트 마이닝을 통하여 추출한 데이터와 공공 데이터베이스에서 제공하는 생물학적 데이터를 함께 활용하여 약물 및 질병의 메커니즘을 식별하고, 나아가 질병에 대한 약물의 치료 메커니즘을 식별하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구를 수행함에 있어 크게 세 가지 주요 단계를 진행하였다. 첫 번째는 비정형 데이터와 생물학적 데이터 수집 및 가공 단계이다. 이 단계에서 생물학적 논문 초록정보를 수집하고 문장 단위로 정제하였다. 또한 약물, 질병, 약물 부작용, 유전자에 대한 정보를 공공 데이터베이스로부터 수집하고, 표준화된 명칭을 추출하여 비정형 데이터에서 탐색 가능하도록 하였다. 두 번째 단계에서는 약물/질병 메커니즘을 식별하였다. 논문 초록에 워드 임베딩 기법을 적용하여 질병 연관 유전자를 탐색하는 모델을 구축하였으며, 자연어 처리 기법을 적용하여 약물/질병-유전자 관계를 식별하고 정량화하였다. 또한 약물 및 질병에 대하여 공통적으로 포함되지 않는 연관 유전자 사이의 작용을 고려하기 위하여, 생물학적 네트워크를 구축하여 활용하였다. 마지막 단계에서는 약물/질병 메커니즘을 활용하여 약물-질병 치료 메커니즘을 식별하였다. 질병 연관 유전자 목록에 대하여 약물이 미치는 영향을 생물학적 네트워크를 활용하여 분석하였다. 질병에 대하여 알려진 약물 정보와 기계 학습 기법, 유사도 기반의 Guilt-By-Association 기법을 적용하여 새로운 약물-질병 치료 관계를 예측할 수 있는 모델을 제시하였다. 또한 이 단계에서는 약물/질병, 약물-질병 관계에 대한 메커니즘을 시각화하였으며, 이를 통하여 질병을 치료하기 위한 약물의 기능을 직관적으로 파악할 수 있도록 하였다.

□ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
정통적인 방식으로 신약을 개발에서 소요되는 막대한 시간적, 금전적 비용을 줄이기 위하여 컴퓨터생물학 분야의 연구는 활발히 이루어지고 있다. 본 연구에서는 텍스트 마이닝 기법을 활용하여, 약물/질병 메커니즘을 식별하기 위하여 요구되는 정보를 추출하였다. 이는 생물학적 실험에 대한 비용을 감소시키며, 공공 데이터베이스에 포함되지 않은 최신의 정보를 활용할 수 있다는 장점을 갖는다. 이상적인 약물 치료는 환자에 대하여 원하는 치료 효과는 갖되, 부작용은 갖지 않는 약물을 선택하여 치료하는 것이다. 본 연구를 통하여 식별된 메커니즘을 활용하여, 단일 염기 다형성이 약물의 작용에 미치는 영향 식별, 약물 부작용 예측, 약물-질병 치료 관계 예측을 위한 다양한 모델을 제시하였다. 이는 맞춤 의학의 발달에 기여할 수 있을 것으로 기대한다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 2-1. 비정형 데이터와 생물학적 데이터 수집 및 가공 ... 5
• 2-2. 텍스트 마이닝 기반의 약물/질병 메커니즘 식별 ... 8
• 2-3. 약물/질병 메커니즘을 활용한 질병-치료 메커니즘 식별 ... 11
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 15
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 15
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• 3) 목표 달성 수준 ... 15
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 16
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 6. 참고문헌 ... 19
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 22
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 28
• 끝페이지 ... 38