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종결 코돈 변이 병원성 예측 AI 기반 판독 모델 TAILVAR 개발

예측 정확도(AUROC) 0.956 현존 최고 성능 입증, 판독 불가능했던 ‘의미 불분명 변이’ 42% 재분류 체계적으로 분석할 수 있는 기준으로 희귀질환· 유전성 암에 맞춤 치료 가능성 제시 강남세브란스병원(병원장 구성욱) 진단검사의학과 윤지훈·이경아 교수팀

종결 코돈 변이 병원성 예측 AI 기반 판독 모델 TAILVAR 개발

연세대 강남세브란스병원(병원장 구성욱) 진단검사의학과 윤지훈·이경아 교수는 종결 코돈 변이의 병원성을 높은 정확도로 예측하는 AI 기반 유전자 변이 판독모델 TAILVAR를 개발하여 공개했다. 이 연구는 한국보건산업진흥원의 ‘글로벌 의사과학자 양성사업’의 지원을 받아 진행됐으며, 생명과학 분야 국제 학술지 ‘Nucleic Acids Research’(IF 13.1)에 게재됐다. 종결 코돈(Stop codon)은 세 가지 염기의 조합(TGA, TAG, TAA)으로, 우리 몸속 세포의 단백질 합성을 멈추게 하는 일종의 ‘정지 신호’다. 정상적인 경우 이 신호에 맞춰 단백질이 일정한 길이로 만들어지지만, 유전자 서열에 변이가 생겨 이 신호가 사라지면 단백질 말단(C-terminal)이 비정상적으로 길어진다. ▲(왼쪽부터)강남세브란스병원 진단검사의학과 윤지훈, 이경아 교수 이렇게 변형된 단백질은 길어진 서열로 인해 세포 내에서 엉겨 붙어 독성을 유발하거나, 세포 보호를 위한 비정상 단백질 분해 시스템에 의해 제거됨으로써 본래의 기능을 잃게 된다. 이는 결과적으로 도파민 반응 이상운동증, 뮤코다당증과 같은 희귀 질환은 물론, 유방암과 대장암 등 다양한 유전성 암을 유발하는 원인이 된다. 문제는 이러한 변이 중에는 실제 병을 일으키는 병원성 변이와 인체에 영향을 미치지 않는 양성 변이가 섞여 있는데, 이를 정확히 판독하기가 매우 어려웠다는 점이다. 이 때문에 많은 변이가 ‘의미 불분명 변이(VUS)’로 분류되어 환자 진단 및 치료에 활용되지 못했다. 이에 연구팀은 단백질 말단이 연장되는 종결 코돈 변이의 생화학적 특성에 주목했다. 단백질 말단부의 길이, 아미노산 구성, 소수성, 응집성 등 질병 발생과 밀접한 37가지 정밀 지표를 머신러닝에 학습시켜 TAILVAR 모델을 구축했다. 모델의 개발 및 성능 검증을 위해 백만 명 이상의 대규모 공개 유전체 데이터 베이스를 활용했으며, 그 결과 TAILVAR는 예측 정확도(AUROC) 0.956이라는 수치를 기록하며 현존하는 예측 도구 중 최고 수준의 성능을 입증했다. 실제 세포 실험 데이터와의 상관관계 분석에서도 가장 높은 상관성(ρ=0.379)을 나타내며, AI의 예측이 실제 생물학적 현상과 잘 맞아떨어짐을 증명했다. 특히 판독 불가능 상태였던 의미 불분명 변이(VUS)에 적용한 결과, 약 42%의 변이를 병원성 등으로 명확히 재분류하는 성과를 거뒀다. 이는 AI 모델이 단순히 수치를 계산하는 수준을 넘어, 실제 암 억제 유전자(APC, MLH1, SMAD4, BAP1 등)의 기능적 소실을 실험 데이터와 일치하게 예측해낼 수 있음을 시사한다. 윤지훈 교수는 “이번 연구는 그동안 평가하기 어려웠던 종결 코돈 변이를 체계적으로 분석할 수 있는 새로운 기준을 제시한 것에 의의가 있다”며 “아직 밝혀지지 않은 질병 원인 유전자와 변이 발굴을 가속화해, 정밀 의료와 개인 맞춤형 치료 전략에도 도움이 될 것이라 기대한다”고 밝혔다. 연구팀은 해당 데이터베이스를 오픈 소스 플랫폼 (https://github.com/dr-yoon/TAILVAR)을 통해 공개해, 모든 연구자들이 유전자 변이 해석 및 임상 판독에 활용하도록 했다. ▲그림 : TAILVAR 알고리즘의 작동 원리 모식도

약물 전달·상처 치료 효과 높이는 연구 성과 주목

항산화 기능 자가 수행하면서 온도와 산성도에 동시 반응하는 '스마트 하이드로젤' 개발 약물 전달 시스템, 상처 치료용 바이오소재, 항산화 기능성 의료 소재 등 다양한 분야에서 활용 가능성 제시 건국대학교 정선호 교수(시스템생명공학과) 연구팀

약물 전달·상처 치료 효과 높이는 연구 성과 주목

건국대학교 정선호 교수(시스템생명공학과) 연구팀이 항산화 기능을 스스로 수행하면서 온도와 산성도(pH) 변화에 동시에 반응하는 스마트 하이드로젤을 개발했다고 12일 밝혔다. 이번 연구 성과는 바이오소재 및 고분자 분야의 권위 있는 국제학술지 ’International Journal of Biological Macromolecules‘(IF=8.5, JCR 상위 5.9%)에 2월 온라인 게재됐다. 하이드로젤은 약물 전달이나 상처 치료 등 다양한 의료 분야에서 활용 가능한 바이오소재로 주목받고 있지만, 기능성을 높이는 과정에서 재료의 구조가 손상되거나 첨가제 의존도가 높아지는 한계가 있었다. ▲(왼쪽부터) 시스템생명공학과 김경호 박사과정생, 박상일 석사과정생, 유성민 석사과정생, 정재필 박사과정생, 정선호 교수 특히 다당류 기반 소재는 생체 친화성이 높음에도 불구하고, 화학적 처리 과정에서 분자 구조가 쉽게 훼손되는 문제가 지적돼 왔다. 연구팀은 이러한 한계를 해결하기 위해 토양 미생물 시노라이조비움 멜릴로티(Sinorhizobium meliloti)에서 유래한 방출다당류인 석시노글리칸(succinoglycan)에 주목해 실마리를 얻었다. 기존의 ‘TEMPO 산화 공정’은 강한 반응 조건으로 인해 다당류 사슬이 끊어지거나 물성이 저하되는 경우가 많았으나, 연구팀은 약산성 조건(pH 약 6.8)에서 TEMPO 산화를 수행함으로써 다당류의 분자 구조와 유변학적 특성을 유지하면서도 카복실만 선택적으로 도입하는 데 성공했다. 이렇게 합성된 ‘TEMPO-산화 석시노글리칸(이하 TEMPO-SG)’은 별도의 항산화 첨가제 없이도 자체적인 항산화 기능을 수행하는 활성 고분자 매트릭스로 작용했다. 연구팀은 TEMPO-SG를 온도 반응성 고분자인 ‘pNIPAM(poly(N-isopropylacrylamide))’과 결합해, 온도와 산성도(pH) 변화에 동시에 반응하는 이중 자극 반응성 하이드로젤을 구현했다. 개발된 하이드로젤은 TEMPO-SG의 함량에 따라 기계적 강도와 팽윤 거동을 조절할 수 있으며, 체온 범위에서 안정적인 온도 반응성을 유지하면서도 pH 변화에 따른 추가 반응성도 확보했다. 특히 항암제 모델 물질인 5-플루오로우라실(5-fluorouracil)을 활용한 방출 실험에서, 온도와 pH 자극에 따라 약물 방출 속도가 조절되는 특성이 명확히 입증됐다. 또한 해당 하이드로젤은 높은 항산화 활성과 우수한 세포 적합성, 조절 가능한 생분해 특성을 동시에 갖춰 약물 전달 시스템, 상처 치료용 바이오소재, 항산화 기능성 의료 소재 등 다양한 바이오메디컬 분야에서의 활용 가능성을 제시했다. 정선호 교수는 “이번 연구의 핵심은 다당류를 단순한 보조 재료가 아닌, 구조적으로 안정적이면서도 기능을 스스로 수행하는 ‘활성 플랫폼’으로 확장했다는 점”이라며, “첨가제 의존도를 낮춘 차세대 스마트 바이오소재 개발을 위한 중요한 기초 기술이 될 것”이라고 말했다. 이번 연구에는 김경호 박사과정생과 박상일 석사과정생이 공동 제1저자로 참여했으며, 유성민 석사과정생과 정재필 박사과정생이 공동연구원으로, 정선호 교수는 교신저자로 참여했다. 본 연구는 한국연구재단(NRF) 중견연구자지원사업의 지원을 받아 수행됐다. △연구 관련 모식도

자연 뼈 성분 활용한 ‘치아 재생 바이오잉크’ 개발

맞춤형 치아 재생 치료로 확장 가능한 바이오잉크 기반 기술 제시 최적의 바이오잉크 농도와 치아 미세통로 확인, 실제 치아 구조 재현 가능성 제시 한림대학교춘천성심병원 이비인후과 박찬흠 교수팀(교신저자)

자연 뼈 성분 활용한 ‘치아 재생 바이오잉크’ 개발

자연 뼈(Natural Bone) 성분을 활용한 치아 재생 바이오잉크가 실제 치아 조직 재생 가능성을 입증했다. 한림대학교춘천성심병원 이비인후과 박찬흠 교수팀(교신저자)이 개발한 이 바이오잉크는 별도의 성장 유도 물질 없이도 줄기세포의 초기 치아 조직 분화 신호를 유도하는 환경을 제공해 임플란트와 틀니를 대체할 차세대 재생 치료 기술로 주목받고 있다. 치아 손실은 음식물을 씹고 분쇄해 소화를 돕는 기능 저하뿐만 아니라 발음과 외형 등 일상생활 전반에 영향을 미친다. 임플란트와 틀니가 대표적인 치료 방법으로 활용되고 있지만, 신경과 혈관을 통해 영양을 공급받고 감각을 전달하며 손상 시 스스로 회복·재생하는 실제 치아 조직의 생물학적 기능을 완전히 대체하는 데는 한계가 있다. ▲한림대학교춘천성심병원 이비인후과 박찬흠 교수 치아가 재생되기 위해서는 줄기세포가 실제 치아 조직으로 잘 자라도록 도와주는 ‘지지체’가 필요하다. 그러나 기존의 인공 지지체는 줄기세포에게 어떤 조직으로 자라야 하는지 알려주는 생체 신호가 부족하거나 구조적 정밀도가 떨어져 치아 조직 형성을 충분히 유도하기 어려운 문제가 있었다. 박찬흠 교수팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 자연 뼈에서 얻은 탈무기질 뼈 분말에 빛을 쬐면 단단해지는 특성을 더한 새로운 바이오잉크 ‘DbpGMA’를 개발했다. 이 바이오잉크는 실제 뼈가 가진 생체 기능을 최대한 살리면서도, 3D 프린팅을 통해 치아 형태를 정밀하게 구현할 수 있도록 설계된 것이 특징이다. 연구팀은 뼈 속 유익한 성분을 최대한 보존하기 위해 머리카락 굵기보다 훨씬 얇은 90마이크로미터(μm) 미만의 고운 뼈 분말만을 선별했다. 이를 통해 뼈 깊숙이 존재하는 핵심 단백질과 세포 성장을 돕는 성분을 손상 없이 추출했고, 줄기세포가 치아 조직으로 건강하게 성장할 수 있는 환경을 구현했다. ■ 최적의 바이오잉크 농도와 치아 미세통로 확인…실제 치아 구조 재현 가능성 제시 연구팀은 3D 프린터로 치아 구조를 구현하기에 가장 적합한 바이오잉크 조건을 찾기 위해 다양한 농도의 재료를 비교 실험했다. 그 결과, 바이오잉크 농도 20%가 단단함과 정밀함을 가장 균형 있게 갖춘 최적의 조건이라는 사실을 확인했다. 바이오잉크가 너무 묽은 경우(10%)에는 출력 직후 형태가 쉽게 흐트러져 구조를 유지하기 어려웠고, 반대로 너무 되직한 경우(30%)에는 프린팅 시 형태 안정성은 증가하나 정교함이 감소되며 세포 증식에도 좋지 않은 문제가 있다. 반면 중간 농도인 20%가 치아 구조체 제조에 적절한 프린팅성과 세포 적합성을 보였다. 이로써 연구팀은 단순한 치아 모형 제작을 넘어, 실제 치아 구조를 정밀하게 재현할 수 있는 3D 바이오프린팅의 핵심 조건을 과학적으로 제시했다. 또한 연구팀은 혈관이 포함된 치아 구조체 구현에 성공했다. 이를 위해 식품 첨가물로도 쓰이는 타트라진 색소(빛을 적절히 흡수해 필요한 부분만 굳도록 하는 역할) 0.1%를 바이오잉크에 첨가했으며, 이를 활용해 도관이 포함된 구조체를 출력한 결과 지름 0.7mm의 혈관을 위치시킬 수 있는 미세 구조를 정밀하게 구현했다. 연구팀은 이 미세통로에 염료를 흘려보내 막힘없이 흐르는 것을 확인함으로써, 해당 구조가 단순한 구멍이 아니라 세포에 영양과 산소를 전달할 수 있는 ‘살아 있는 길’ 역할을 할 수 있음을 입증했다. 이는 단순히 치아 모양을 만드는 단계를 넘어, 이식된 세포가 실제 조직처럼 살아 성장할 수 있는 구조를 구현했다는 점에서 큰 의미를 갖는다. ■ 바이오잉크 자체로 줄기세포의 치아 조직 분화 유도 확인 더 나아가 연구팀은 치아 속 신경에서 얻은 줄기세포를 이 바이오잉크에 담아 배양했다. 일반적으로 줄기세포가 특정 조직으로 자라기 위해서는 성장을 유도하는 별도의 약물이 필요하다. 그러나 이번 연구에서는 아무런 추가 약물 없이도 줄기세포가 스스로 치아 세포로 변하는 현상이 확인됐다. 이는 이번에 개발한 바이오잉크가 단순히 세포를 담는 재료가 아니라, 줄기세포가 치아 조직으로 자라도록 자연스럽게 이끄는 환경을 제공한다는 의미다. 다시 말해, 바이오잉크 자체가 줄기세포에게 “이곳에서 치아 조직으로 성장하라”는 신호를 보내는 역할을 하고 있음을 보여준다. 이러한 결과를 바탕으로 연구팀은 자연 뼈 성분 기반 바이오잉크를 활용한 3D 바이오프린팅 기술이 향후 환자 개개인의 치아 형태에 맞춘 맞춤형 치아 재생 치료는 물론, 다양한 골 재생 및 난치성 조직 재생 치료 분야로 확장될 수 있을 것으로 기대하고 있다. 박찬흠 교수는 “이번 연구는 프린팅이 가능하고 치주유래줄기세포의 분화를 유도할 수 있는 바이오잉크 개발을 위한 파일럿 연구로, 본 연구에서 사용한 재료는 즉각 치아 제작에 적용하기에는 아직 한계가 있으며 향후 추가적인 보완과 후속 연구가 필요하다”고 말했다. 또 “이번 연구는 자연 유래 뼈 조직의 생체 활성을 보존하면서도 고정밀 3D 프린팅이 가능한 바이오잉크 플랫폼을 확립했다는 데 의미가 있다”며 “앞으로 맞춤형 치아 재생 치료뿐 아니라 다양한 재생의료 분야로 기술을 확장해 나갈 계획”이라고 밝혔다. 한편 이번 연구는 ‘치아 형성 분화가 향상된 탈무기질 뼈 바이오잉크: 합성 및 특성 분석(Demineralized bone bioinks with enhanced odontogenic differentiation: Synthesis and characterizatio)’이라는 제목으로 고분자 분야의 권위 있는 국제학술지 ‘폴리머 테스팅(Polymer Testing)’에 2026년 1월 게재됐다. [

소아청소년 크론병 맞춤형 인플릭시맙 치료 효과 최초 입증

기존 임상 기반 치료보다 장 점막 회복과 증상 없는 상태 유지에 더 유리 사실 입증 환자 맞춤형 치료로 생물학 제제 효과 극대화와 정밀한 치료 전략의 중요성 입증 칠곡경북대학교병원 소아청소년과 강빈 교수팀

소아청소년 크론병 맞춤형 인플릭시맙 치료 효과 최초 입증

칠곡경북대학교병원 소아청소년과 강빈 교수팀이 소아청소년 크론병 환자를 대상으로 연구한 결과, 치료 약물 모니터링(TDM)에 기반한 인플릭시맙 선제적 투약이 기존 임상 기반 치료보다 장 점막 회복과 증상 없는 상태 유지에 더 유리하다는 사실을 세계 최초로 입증했다. 연구팀은 2017년 7월부터 2020년 11월까지 국내 4개 병원(칠곡경북대병원, 삼성서울병원, 서울대병원, 양산부산대병원)에서 소아청소년 크론병 환자 112명을 대상으로 전향적 무작위 대조 연구를 진행했다. 환자들은 혈중 약물 농도를 확인해 투약 간격을 선제적으로 조정한 치료 약물 모니터링군과 증상이 악화될 때만 투약 간격을 조정한 기존 임상 기반 투약군으로 나뉘어 54주간 비교 분석됐다. ▲칠곡경북대학교병원 소아청소년과 강빈 교수 그 결과, 치료 약물 모니터링군은 장 점막 회복률 80%, 증상 없는 상태 유지율 89.3%를 기록해 기존 치료군(각각 57.1%, 69.6%)보다 우수했다. 또한 맞춤형 투약은 내시경적 치유와 임상 관해 유지의 독립적 예측 요인으로 확인돼, 환자 개개인의 상태를 반영한 정밀한 치료 전략의 중요성을 입증했다. 이번 연구는 세계 최초로 소아청소년 크론병에서 TDM 기반 선제적 투약 전략의 내시경적 치유 효과를 입증했으며, 이를 통해 환자 맞춤형 치료로 생물학 제제 효과를 극대화하고 소아환자들이 보다 건강한 일상을 누릴 수 있는 근거를 제시했다. 강빈 교수는 “치료 약물 모니터링을 기반으로 한 선제적 치료 전략은 소아청소년 크론병 환자에서 내시경적 치유와 임상 관해를 효과적으로 달성할 수 있는 방법”이라며, “환자 맞춤형 치료를 통해 생물학 제제 치료 효과를 극대화하고 장기적인 질병 관리에 기여할 수 있을 것”이라고 말했다. 한편, 연구 결과는 국제 저명 SCI(E)급 학술지 Clinical Gastroenterology and Hepatology (IF=12.2) 2026년 1월호에 게재됐다.



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한국제약바이오협회 대규모 약가 인하 시행 유예 촉구
한국제약바이오협회는 10일 제1차 이사회를 열어 정부가 추진 중인 국산 전문의약품(제네릭) 중심의 대규모 약가 인하 정책에 대해 강한 우려를 표명하며, 건정심 의결과 시행 유예를 촉구하는 결의문을 만장일치로 채택했다. 이사회는 이날 결의문을 통해 “국내 제약산업은 국민 건강과 생명을 지키는 보건안보의 핵심이자 국가 경쟁력을 떠받치는 전략 산업”이라며 “코로나19 팬데믹 등 국가적 보건위기 속에서도 국내 제조·공급 인프라를 기반으로 안정적인 의약품 공급을 책임져 왔다”고 강조했다. 이어 “그러나 혁신과 도전의 열기로 타올라야 할 산업 현장은 정부의 일방적이고 급격한 국산 전문의약품 중심 약가 인하 추진으로 충격에 휩싸였다”면서 “정부가 만일 국산 전문의약품을 건보 재정 절감의 대상으로만 여겨 이대로 대규모 약가 인하를 밀어붙인다면 R&D 투자 위축은 물론 설비 투자 감소, 인력 감축, 공급망 약화 등 산업 전반의 기반은 무너질 수밖에 없다”고 우려했다. 이어 “국내 제약산업의 경우 R&D 재원의 대부분을 기업이 자체 조달하고 있다”면서 “이러한 현실을 고려하지 않은 채 대규모 약가 인하가 단행되면 기업들은 꼭 필요한 연구개발 대신 생존을 위한 단

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