초록 ▼

□ 연구개요
본 연구는 최근 강조되고 있는 정밀의학(Precision Medicine) 실현의 한 방편으로써, 암 세포주 특이적으로 항암제의 효능 및 민감성의 변화를 예측하는 것을 목표로 한다. 이를 달성하기 위해 여러 수준의 정보를 통합 활용하고 통합된 정보를 기반으로 기계학습 알고리즘을 통해 암세포의 다수준 오믹스 정보와 항암제 정보가 주어졌을 때 이를 통해 해당 항암제에 대한 세포의 민감성을 예측하는 모델을 구축하는 것을 목표로 한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
￭ 1차년도: 다양한 수준의 일반 세포 및

□ 연구개요
본 연구는 최근 강조되고 있는 정밀의학(Precision Medicine) 실현의 한 방편으로써, 암 세포주 특이적으로 항암제의 효능 및 민감성의 변화를 예측하는 것을 목표로 한다. 이를 달성하기 위해 여러 수준의 정보를 통합 활용하고 통합된 정보를 기반으로 기계학습 알고리즘을 통해 암세포의 다수준 오믹스 정보와 항암제 정보가 주어졌을 때 이를 통해 해당 항암제에 대한 세포의 민감성을 예측하는 모델을 구축하는 것을 목표로 한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
￭ 1차년도: 다양한 수준의 일반 세포 및 암세포주의 오믹스 정보들의 수집
- GDSC1 및 2로부터 약물 565개, 세포주 2000 여개에 해당하는 IC50 값 446,146개의 데이터를 확보
- 해당 세포주들의 변이, 전사체, 단백체 정보 수집 완료
￭ 2차년도: 다량의 약물 및 화합물 데이터베이스로부터 화학정보 및 생활성 정보 수집
- 210만 개의 화합물 정보와 그 중 170만 개의 구조 정보를 확보하였으며, 이들에 대한 bioactivity 1,467만 여개를 mySQL dump로 수집완료
￭ 3차년도: 다차원, 대용량의 약물 도킹 프로파일 형성
- 약물 타겟으로 알려진 단백질 240개 중 185종 단백질의 구조 정보 수집 완료
- 화학적 공간을 대표할 수 있는 화합물 35종과 인체 단백질 구조 1만여 건에 대해 도킹 연산 완료 및 프로파일화
￭ 4차년도: 수집한 세포주 오믹스 정보, 약물 관련 다차원 정보 등을 입력으로 세포주의 약물 민감성을 예측하는 모델을 구축
- 랜덤 포레스트 기반 약물 민감성 예측 모델 구축 완료. 모델의 정확도 (r=0.897)
￭ 5차년도: 세포주 특이적으로 항암제 민감성을 잘 예측할 수 있는지를 검증
- 예측 기반 간암 세포주에 민감성을 보일 신규 물질 10종 제시
- 간암 세포주 대상 CCK assay 결과 10종 모두 50μM 이하의 IC50를 보임

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
￭ 암질환 뿐만 아니라, 추후 당뇨, 심장병 등의 유전체 정보가 축적될 경우에도 유사한 방법의 파이프라인을 적용하여 해당 질병 유전체 변이 특이적 맞춤 신약을 발굴할 수 있으며 이는 GWAS 등의 target-based 신약 발굴의 한계를 돌파하는데 도움이 될 수 있음
￭ 추가 연구를 통해서 실제 임상 시료에 대해서도 적용 가능함이 검증된다면, 개인별 맞춤 정밀의료 실현을 통해서 부작용은 최소화하면서 효능은 극대화하는 약물 선택 프로토콜로 활용될 수 있음
￭ 특히 오가노이드는 유효성 검증이나 독성 검증 과정에서 인간의 장기를 구성하는 다양한 세포 유형들이 상호작용하고 있는 현상을 반영할 수 있고, 인간 장기 특성을 초정밀 모사할 수 있어 임상예측률이 높음. 이러한 특성을 반영하고 본 연구 성과 활용을 위하여 환자 유래 오가노이드의 단일 세포 전사체 데이터를 활용한 추가연구를 계획하고 있음

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 1) 다양한 수준의 일반 세포 및 암세포주의 오믹스 정보들의 수집 ... 4
• 2) 다차원 약물 유전체 정보 및 Bioassay 데이터 수집, 해당 데이터 기반 off-target 예측 알고리즘 개발 ... 5
• 3) 변이 기반 약물 반응성 예측 모델 개발 ... 6
• 4) 세포주 오믹스 정보, 약물 관련 다차원 정보 등을 입력으로 세포주의 약물 민감성을 예측하는 모델 구축 ... 7
• 5) 약물 민감성 예측 검증 ... 8
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 8
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 8
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 11
• 3) 목표 달성 수준 ... 11
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 11
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 11
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 12
• 6. 참고문헌 ... 13
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 14
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 18
• 끝페이지 ... 33