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IBM도 4년뒤나 해결한다는 양자컴 오류…국내서 '무오류' 후보소재 찾아

양자컴퓨터는 큐비트(연산단위)가 증가할수록 오류도 기하급수적으로 늘어난다. IBM 등은 오는 2029년께면 해결될 것으로 전망하고 있지만, 근본적인 해결책을 제시할 수 있을지는 두고 봐야한다. 그만큼 어렵기 때문이다. 국내 연구진이 이같은 양자컴퓨터의 오류를 근본적으로 해결할 무오류 양자컴퓨팅 소재를 발견했다. 아직은 가능성을 타진하는 후보물질 수준이지만, 양자학계가 비상한 관심을 갖고 예의주시 중이다. 연세대학교는 물리학과 김재훈 교수 연구팀이 2차원 반강자성체 물질에서 키타예프 스핀 액상(Kitaev Spin Liquid)의 특징을 발견했다고 3일 밝혔다. '키타예프 스핀 액상'은 러시아 물리학자 알렉세이 키타예프가 처음 제시한 이론적 모델이다. 2차원 육각격자 위에서 발현되는 양자 자성 상태를 말한다. 스핀(전자들의 자성)이 서로 일정하게 배열되지 않고, 마치 액체처럼 계속 요동치는 것이 특징이다. 연구진은 "이 액상 상태에서 비가환 애니온(Non-Abelian Anyon)이라는 특이한 입자가 나타나는데, 바로 이 입자가 위상 양자컴퓨터를 구현할 수 있는 핵심 요소로 최근 주목받고 있다"고 설명했다. 그러나 양자학계나 업계에서는 키타예프 스핀 액상을 완벽하게 구현하지 못해 연구 성과에 진척이 없었다. 일부 후보물질(α-RuCl₃, Na₂IrO₃ 등)을 중심으로 연구는 활발하다. 연세대 연구진은 이 답을 코발트 기반 육각격자 구조 물질(Cu₃Co₂SbO6)에서 찾았다. 본래 단일 상으로 합성이 어려운 물질이지만, 연구팀은 기판과의 이질 구조 켜쌓기(Heterostructure Epitaxy) 기술을 활용해 단결정 박막을 제작했다. 이를 통해 자기 감수율 측정 및 엑시톤(Exciton)의 외부 자기장에 따른 변화를 관측했다. 그 결과, 스핀들이 특정 방향으로 쉽게 배열되지 못하고 서로 얽혀 제자리에서 쩔쩔매는 듯한 특성(Frustrated Spin)이 나타났으며, 엑시톤과 상호작용하는 과정에서 결합 방향과 빛의 편광 방향에 따라 달라지는 비등방적 반응이 관측되는 등 키타예프 상호작용의 특징이 확인됐다. 또한, 단거리 스핀 상관관계가 닐(Neel) 전이온도의 두 배 이상 온도와 외부 자기장 하에서도 유지됨을 밝혀냈다. 이는 'Cu₃Co₂SbO6'가 키타예프 스핀 액상 상태를 가질 수 있음을 강하게 시사한다는 것이 연구진의 설명이다. 이번 연구는 특히, 기존에 주로 연구되던 4d나 5d 전이금속이 아닌, 코발트 기반의 3d 전이금속에서도 키타예프 스핀 액상 상태가 발현될 수 있음을 처음으로 실험적으로 보여주었다는 점에서 큰 의미가 있다고 연구진은 부연설명했다. 김재훈 교수는 “키타예프 스핀 액상은 양자컴퓨팅에 활용될 수 있는 비가환 애니온이 출현할 수 있는 이상적인 물질 상태”라며, “무오류 양자 연산을 구현할 수 있는 새로운 플랫폼이 될 것”이라며 기대감을 나타냈다. 이 연구는 김재훈 교수 외에 UNIST 손창희 교수 및 유정우 교수(이상 공동교신저자), 부산대 옥종목 교수, 박성균 교수, KAIST 양용수 교수, 울산대 김태헌 교수, 강원대 김흥식 교수 연구진이 공동으로 수행했다. 강백준, 최욱삼, 정택선, 노승현 연구원이 공동 제1저자로 참여했다.

2025.03.03 11:46박희범 기자

레이저티닙‧아미반타맙, 비정형 EGFR 폐암의 기존 치료 한계 극복 가능

비정형 EGFR 유전자 변이 폐암의 기존 치료법보다 높은 효과를 보이는 임상 결과가 나왔다. 연세암병원 폐암센터 홍민희, 연세대학교 의과대학 의생명과학부 윤미란 교수, 오승연‧박세원 연구원 연구팀은 레이저티닙‧아미반타맙 병용 요법이 레이저티닙 단독 요법보다 치료 효과가 우월하다고 11일 밝혔다. 연구팀에 따르면 비소세포폐암 환자 10명 중 3~4명은 EGFR 돌연변이를 보이는데, 이중 90%는 L858R과 엑손 19 결손 변이고 나머지는 비정형 EGFR 변이로 분류한다. 대표적으로 G719X, S768I, L861Q가 있으며 두 가지 이상 변이가 동시에 나타날 수 있다. 비정형 EGFR 변이 치료제로는 2세대 EGFR 표적항암제 아파티닙이 FDA 승인을 받았지만, 일부 변이에 대한 효과가 제한적이고 내성이 발생하면 대체 가능한 옵션이 부족한 상황이다. 3세대 EGFR 표적항암제인 오시머티닙도 치료 효과를 입증했지만 변이마다 보이는 효과가 다르다. 연구팀은 EGFR 변이 치료제의 내성을 일으키는 메커니즘인 MET 변이를 동시에 타깃하는 새로운 치료법을 시도했다. 3세대 EGFR 표적항암제 레이저티닙과 EGFR-MET 이중 표적 항체 아미반타맙을 병용해 기존 치료제의 한계를 극복할 수 있는 가능성을 확인했다. EGFR 활성 돌연변이를 발현하도록 설계한 마우스 유래 세포주, PDO(환자 유래 오가노이드)와 PDC(환자 유래 세포) 모델을 대상으로 한 실험에서 병용 치료는 기존의 EGFR 억제제 단일요법보다 종양 억제효과가 더 뛰어난 것으로 나타났다. PDO 실험에서는 암 성장을 유도하는 EGFR 인산화 활성을 절반 수준으로 낮추는데 필요한 약물 농도(IC50)를 확인했다. 단독치료와 병용치료의 IC50 값은 각각 19.5나노몰(nM), 3나노몰로 병용요법이 동일한 효과를 내기 위해 단독요법보다 약 6배 적은 용량이 필요했고, 또 암세포의 성장 주기가 G1기(세포가 증식하기 위해 다음 사이클 시작 단계)에서 정지했다. 단독요법에 내성을 획득한 환자 세포로 만든 PDC을 통해서는 항체 의존성 세포 독성(ADCC) 효과를 확인할 수 있었다. ADCC는 면역세포가 암세포를 살상할 수 있도록 돕는 기전이다. 이어진 동물실험에서 병용요법은 종양 억제 지속성을 보여줬다. 단독요법은 치료 중단 후 바로 종양 성장이 재개했으나, 병용치료는 중단 이후 약 90일 동안 종양이 자라지 않았다. 레이저티닙이 타겟 수용체 발현을 증가시켜 아미반타맙의 효능을 강화한 결과라는 설명이다. 실제 환자를 대상으로 했을 때는 40% 정도가 종양 축소를 보였고 무진행 생존기간은 기존 단독 요법보다 훨씬 긴 16개월 이상을 기록했다. 홍민희 교수는 “병용요법은 인체 면역세포가 암세포를 살상할 수 있도록 돕는 항체 의존성 세포 독성을 활성화하는 기전으로 기존 치료법 내성을 극복한다”며 “이번 연구 결과는 작년 미국 임상암학회(ASCO)에서 발표됐던 비정형 코호트 연구에 대한 근거를 마련함과 동시에 MET 변이 발현 수준을 치료 반응을 예측할 수 있는 바이오마커로 제시했다는 점에서도 큰 의의를 가진다”고 말했다. 한편 이번 연구 결과는 국제학술지 '셀 리포츠 메디슨(Cell Reports Medicine, IF 11.7)'에 게재됐다.

2025.02.11 17:09조민규 기자

알로, 연세대학교에 정식 도입…"교수-학습자 학습 환경 혁신”

비주얼 협업 플랫폼 ALLO(알로)가 연세대학교에 정식 도입됐다고 11일 밝혔다. 알로는 작년 2학기 연세대의 정규 강의에 시범도입돼, 교수-학습자 간의 실시간 상호작용을 강화하고 협업 학습을 지원하는 데 유의미한 성과를 만들어내며 정식 도입이 확정됐다. 연세대학교 교수학습혁신센터(ICTL)와 알로가 공동으로 연구한 도입 성과 분석 결과, 알로 활용 이후 교수-학습 상호작용 수준과 만족도가 유의미하게 향상됐다. 특히 협업 기반 조별 학습 활동에서 높은 만족도를 기록했다고 회사 측은 설명했다. 알로는 미국 샌프란시스코를 본사로 둔 비캔버스가 개발한 화이트보드 기반 협업도구다. 연세대 도입 이전에도 알로는 디자인, 마케팅, 기획 등 창의적인 협업이 필요한 다양한 산업 분야에 도입된 바 있다. 국내 대표적 게임회사인 스마일게이트, 마상소프트 등이 고객사다. 연세대 교수자 및 학습자들은 기존의 학습관리 시스템(LMS)만으로는 실시간 피드백과 협업이 어렵다는 점을 지적해왔다. 연세대학교 교수학습혁신센터 팀과 알로는 이런 문제를 해결하는 솔루션으로, 알로의 캔버스를 통해 기존의 교수자 주도의 일방향적인 자료 공유 방식을 넘어서 교수자와 학습자의 쌍방향적인 상호작용을 만들어냈다. 또 학생들의 학습 만족도와 학생들간 협업을 돕는 방향으로 이번 프로젝트를 진행했다. 2학기 시범 도입 이후 연세대학교 교수학습혁신센터가 진행한 설문 조사 결과, 알로를 활용한 강의에서 교수-학습 상호작용이 12.6% 증가했다. 또 학습자들의 팀 프로젝트 수행 방식과 학업 성취도가 유의미하게 개선됐다. 이번 연세대학교의 도입 사례를 기반으로, 알로는 국내외 주요 대학과의 협력을 확대하고, 알로가 제공하고 있는 AI 기능을 국내 대학교육 혁신을 위해 새롭게 디자인해 제공할 예정이다. 홍용남 알로 대표는 "알로는 일반적인 에듀테크 솔루션이 아닌, 기업을 위한 협업 솔루션임에도 대학 교육 혁신에 유의미한 성과를 만들어냈다"며 "기존의 LMS 및 에듀테크 솔루션이 해결하지 못했던 문제를 알로가 해결할 수 있도록 연구개발력을 집중할 예정"이라고 밝혔다.

2025.02.11 11:26백봉삼 기자

[1분건강] 유방암 분비 miRNA로 진단 정확도 향상 기대

국내 연구진이 혈액 검사를 통해 유방암 진단 정확도를 높일 수 있는 연구 결과가 발표했다. 연구팀은 김승일‧김지예 연세암병원 유방외과 교수, 김민우 연세대의대 외과학교실 교수, 김용 연세대 일반대학원 의학과 박사과정생 등으로 구성됐다. 이들은 유방암 조직이 분비하는 물질로 기존 유방암 진단법인 유방촬영술의 한계를 보완해 진단 정확도를 높일 수 있음을 규명했다. 국내 여성암 발생률 1위인 유방암 검진에는 유방촬영술이 주로 사용된다. 그렇지만 지방조직보다 유선조직이 많은 치밀 유방의 경우 암 외에도 하얗게 보이는 부분이 많아 진단에 어려움이 있다. 이에 연구팀은 최근 혈액 등을 분석해 암을 진단하고, 그 진행 상황을 추적하는 액체 생검법을 기반으로 유방암 환자의 혈액에서 유방암이 분비하는 물질을 선택적으로 분리할 기술을 개발했다. 암세포는 물론 모든 세포는 세포 간 신호 전달을 위해 세포 밖 소포체를 분비한다. 이 안에는 DNA를 비롯해 miRNA 등 각종 물질이 포함된다. 연구팀은 유방암 환자의 혈액 내 세포 밖 소포체 중 miRNA에 해당하는 물질 5종을 묶어 EVmiR로 명명하고 발현 패턴을 분석했다. 이후 연세암병원에 입원한 유방암 환자 120명, 유방 양성 종양 환자 46명, 일반인 46명을 대상으로 연구를 진행했다. 그 결과, EVmiR의 임상 민감도(Sensitivity)는 85.8%, 특이도(Specificity)sms 84.6%, 유방암 진단 정확도(AUC)는 0.908로 나타났다. AUC는 1에 가까울수록 성능이 뛰어나며, 0.8이 넘어서면 고성능으로 평가한다. 치밀 유방을 가진 유방암 환자의 경우 유방촬영술의 임상 민감도는 56.3%였지만, EVmiR은 84.4%를 기록했고, 두 방법을 병행하면 임상 민감도가 95.3%까지 상승했다. 이와 함께 연구팀은 EVmiR는 유방암 환자들이 저마다 가지고 있는 개별적인 신체 상황과는 무관하게 일관적으로 발현되는 것으로 확인된 만큼 유방암 진단의 주요 지표로서 기능할 수 있을 것으로 전망했다. 김지예 교수는 “유방암이 분비하는 miRNA 분석을 기반으로 유방암 진단 민감도를 높이는 기술로 기존 유방촬영술의 한계를 보완할 수 있게 됐다”라며 “후속 연구를 통해 유방암 조기 진단 정확도를 계속해서 높일 것”이라고 밝혔다. 한편, 연구 결과는 '테라노스틱스(Theranostics)'에 게재됐다.

2025.01.14 10:23김양균 기자

"전문의 중심병원·연구중심병원 될 것…새병원 건립도 추진"

2025 을사년(乙巳年) 새해가 밝았습니다. 가정에 만복이 깃들고, 건강과 행복이 함께하길 기원합니다. 올해는 지혜와 변화를 상징하는 푸른 뱀의 해입니다. 병원 안팎의 어려운 상황이 창의적인 지혜로 풀리고 긍정적 변화로 이어지길 염원해 봅니다. 지난해 의정 사태로 많은 혼란을 겪었고, 병상 가동률 하락과 긴축 재정은 우리를 위축시켰습니다. 그럼에도 교직원 여러분의 헌신 덕분에 우리는 병원 정상화를 향해 조금씩 나아가고 있습니다. 열과 성을 다한 상급종합병원 구조 전환 사업이 안정되면 경영 실적은 더욱 개선될 것으로 기대합니다. 2024년은 강남세브란스의 위상을 다시 한번 확인한 해였습니다. 미국 뉴스위크가 발표한 최고 병원과 전문 진료 분야 순위에서 각각 국내 6위와 대한민국 TOP5 그룹에 올랐으며, 하이스트브랜드 글로벌헬스케어 대상도 3년 연속 받았습니다. YONSEI 글로벌 혁신의료기술 실증지원센터 개소와 미국 벤틀리 대학 MOU를 통한 미국 FDA 의료기기 인허가 절차 수월성 확보 노력은 연구중심병원 인증의 디딤돌이 되었습니다. 이 모든 성과는 교직원 여러분의 노고 덕분입니다. 진심으로 감사드립니다. 존경하는 교직원 여러분! 혼란과 갈등은 당분간 지속될 전망입니다. 그러나 위기 속에서도 우리는 사명을 다해야 합니다. 저는 자랑스러운 교직원 여러분과 하나 되어 닥쳐온 난관을 과감히 돌파하고자 합니다. 대한민국 의료를 대표하는 기관이라는 자부심을 안고 솔선수범의 자세로 맡은바 업무를 충실히 수행할 때 우리는 고난을 넘어설 수 있습니다. 올해에 우리가 이뤄야 할 목표를 여러분과 함께 공유합니다. 첫째, 상급종합병원 구조 전환과 전문의 중심병원으로의 빠른 정착에 집중하겠습니다. 우리 병원은 지난해 10월 말부터 정부의 '상급종합병원 구조 전환 지원사업'에 참여해 중증·응급·희귀질환 중심으로 진료 체계를 재정립하고, 전공의 수련환경 개선을 통해 임상과 수련의 균형적인 발전을 도모하고 있습니다. 정부 지침에 따라 일반병상을 10% 감축하여 입원 환경을 개선하였습니다. 앞으로 중증·희귀질환 치료를 위해서 숙련된 인력을 확보하고, 의료전달체계 및 회송 시스템을 정비하는 등 전문의 중심으로의 개편이 필요합니다. 이러한 노력은 위기를 성장의 기회로 만드는 계기가 될 것입니다. 최고 수준 의료서비스를 제공하는 우리 병원이 본 사업을 성공적으로 완수한다면 환자 만족도와 신뢰도를 동시에 높이게 될 것입니다. 병원이 강력한 경쟁력을 지닐 수 있도록 교직원 모두가 사업에 대해 정확하게 이해하고 적극적으로 참여해 주시기 바랍니다. 둘째, 연구중심병원 인증으로 역량을 강화하겠습니다. 진료 활동만으로 경영수지를 개선하고 미래 발전을 이루는 것은 한계가 있습니다. 병원 수익 다각화의 핵심은 의료기관의 연구력입니다. 우리 병원은 이미 최상위 수준의 의료 인력과 기술, 최첨단 장비와 IT 인프라를 갖추고 있습니다. 축적된 진료 경험을 의료 혁신 사업과 연결하면 강력한 시너지 효과를 창출할 수 있습니다. 연구중심병원으로 인증되면 기초-임상은 물론 바이오·의료·제약 등 연관 분야에서도 우수성을 강화하게 될 것입니다. 기술이전, 우수기업 창업 등을 활성화하여 병원 수지를 개선할 수 있고, 국가 연구과제 수주 및 참여가 더욱 원활해질 것입니다. 진료에 이어 연구 분야도 대한민국 최상위 그룹으로 도약할 것입니다. 이미 우리병원 교수진은 창업을 통해 글로벌 제약사로부터 투자받았으며, 미국 CES 우수상을 받는 등 다양한 분야에서 두각을 보이고 있습니다. 앞으로도 기업, 연구소, 투자자가 연결된 네트워크의 중심에 서서 글로벌 의료 시장에서 성과를 거둘 수 있도록 여러분과 함께 노력하겠습니다 셋째, 우리 힘으로 세워갈 새병원 건립사업 추진을 위해 노력하겠습니다. 우리 교직원이 오래도록 염원해 온 새병원 건립 사업은 환자가 중심이 되는 최고 의료서비스를 제공함으로써 국민 건강을 증진한다는 큰 뜻이 담겨 있습니다. 새병원은 신축의 개념을 넘어 미래 의료 환경을 선도하는 병원의 새로운 기준을 제시해야 합니다. 이를 위해 환자 중심의 첨단 의료서비스 제공은 물론, 조직 시스템과 업무 환경, 인재 양성을 포함하여 병원 인프라를 혁신적으로 구축해야 합니다. 새병원 건립은 철저한 준비와 헌신 없이 저절로 이루어지지 않습니다. 우리 모두가 주인의식을 가지고 각자의 역할에서 최선을 다할 때, 우리의 꿈은 이루어집니다. 넷째, 공감 경영을 통해 공통된 목표와 희망을 공유하는 조직문화를 육성하겠습니다. 앞서 말한 우리의 목표를 실현하기 위해 가장 중요한 것은, 무엇보다 사람입니다. 급변하는 환경 속에서 선도적인 혁신역량은 다양한 내부 구성원이 협력과 소통으로 축적된 지혜를 반영하는 '공감경영'에서 시작됩니다. 우리 병원은 저마다 강점을 지닌 다양한 구성원들로 이루어져 있습니다. 모든 구성원이 열린 자세로 의견을 교환하며 목표와 방향성을 공유하는 조직문화를 만들어 가야 합니다. 이를 위해 부서 간, 세대 간 자유롭고 활발한 소통이 이뤄져야 하고, 창의적인 아이디어를 창출하고 수용해야 합니다. 소통과 협력하는 문화를 통해 공감경영이 이뤄지고, 이를 기반으로 우리의 이상을 함께 실현하는 새해가 되길 기원합니다. 마지막으로 기독교 정신에 입각한 의료선교기관의 역할에 충실히 임하겠습니다. 올해는 우리 기관의 뿌리인 제중원 창립 140주년입니다. 제중원을 건립하고 키워낸 선교사들은 나눔과 봉사, 그리고 헌신을 통해 하나님의 뜻을 널리 알렸습니다. 의료선교는 우리 기관을 구성하는 가장 고귀한 정신이고, 역사이자 정체성입니다. 우리 병원도 연세의료원 일원으로서 지난 42년 동안 끊임없이 정체성을 유지하기 위해 의료선교사업을 실행하고 있습니다. 올해도 해외환자 치료 사업, 해외 의료봉사 활동, 1% 나눔 기금 사업을 통해 우리 기관의 정신을 계승하고 가치를 빛낼 수 있는 영역을 확대해 나가겠습니다. “너는 일어나 그 땅을 종과 횡으로 두루 다녀 보라. 내가 그것을 네게 주리라(창세기 13:17).” 희망찬 새해를 맞아 새로운 계획을 세우며 창세기 말씀을 되새겨 봅니다. 우리가 행해야 할 계획을 세우고 이루기 위해 최선을 다한다면 하나님께서 반드시 그것을 주시리라는 믿음을 안고 각자 맡은 업무에 매진합시다. 어려운 환경 속에서도 간절한 마음으로 미래를 준비하고 소통으로 하나가 되어 우리의 이상을 현실로 만들어 갑시다. 교직원 여러분께 보람찬 한 해가 되고, 가정에 하나님의 크신 축복과 은총이 함께 하시기를 기원합니다. 감사합니다.

2025.01.08 09:34김양균 기자

"동결세포 90% 원상복구 성공"...배터리 결빙방지에 활용 가능할까

국내 연구진이 동결 세포 기능을 90% 이상 회복시킬 소재를 개발하는데 성공했다. 냉동식품이나 배터리 결빙방지 등의 분야에서 활용 가능할 전망이다. 이 연구에는 고려대학교 화공생명공학과 안동준 교수와 연세대학교 화학과 김병수 교수 공동 연구진이 참여했다. 고려대는 3일 이 연구결과가 복합 자연 과학 분야 국제학술지 '어드밴스트 머터리얼즈'에 온라인(2024.12.26)으로 게재됐다고 밝혔다. 생체 시료는 냉‧해동 과정을 거치며 얼음 형성과 변이로 세포에 심한 손상이 발생한다. 이를 막기 위한 방안으로 동결보존제와 함께 얼음 표면과 수소결합을 이용한 방법을 주로 썼다. 그러나 이는 생체 동결보존 등의 효과가 제한적이었다. 이를 극복하기 위한 방안으로 화학 용매 다이메틸 설폭사이드(DMSO)도 쓴다. 그러나 이 DMSO도 독성 때문에 활용에 제한적인 한계가 있다. 공동 연구팀은 DMSO대신 생물학 시료에 보편적인 염 이온인 나트륨(Na) 이온에 주목했다. 생체 적합 고분자의 3차원 구조(수지형)를 정교하게 제어하는 방법으로 나트룸 이온과 복합체를 형성해 새로운 이온 복합-고분자 소재를 만들어낸 것. 이 소재는 나트륨 이온의 탈착과 동시에 얼음 계면의 수소결합을 촉진, 세포 내‧외부 얼음 성장을 억제한다. 연구진은 "기존 DMSO 대비 약 150%에 가까운 세포 생존율을 얻었다"며 "세포 간 네트워크 형성 기능 역시 해동 후에도 90% 수준으로 유지되는 높은 동결보호 효과를 달성했다"고 설명했다. 이 새로운 고분자 소재는 해동 후에 세포에서 자발적으로 제거되는 특성이 있어 활용성이 매우 높다는 것이 연구진 설명이다. 안동준 화공생명공학과 교수는 "통상적으로 염이 포함된 용액에서 세포를 동결저장하고 있는 바이오 의약품, 냉동식품 산업을 한 단계 업그레이드할 기반 기술"이라며 "베터리 등에서도 이 고분자가 결빙 문제를 해소할 것"으로 기대했다. 이 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업, 중소기업기술정보진흥원과 한국보건산업진흥원의 지원을 받았다.

2025.01.03 17:50박희범 기자