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'유전체'통합검색 결과 입니다. (10건)

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"피 한방울 검사로 암 세포 유전자 있나 파악"

“We live hundred. 스페이스X 창업자 일론 머스크는 화성에 가겠다며 'We go mars'라고 했죠. 따라해 봤습니다. 프리딕티브AI는 100살까지 건강하게 살도록 하는 회사가 될 거예요. 아프기 전에 질병을 예방하면 좋겠는데요. 잘 예방하려면 잘 예측해야 해요. 인공지능(AI)으로 개인에게 맞춘 의료 서비스가 필요한 이유입니다.” ■ 한국계 쌍둥이…두 명 모두 미국 존스홉킨스대 교수 한국계 미국인 쌍둥이인 프리딕티브AI 공동창업자는 지난 16일 경기 성남시 네이버 사옥에서 지디넷코리아와 만나 이같이 밝혔다. 윤사중 프리딕티브AI 대표(CEO)는 미국 존스홉킨스대 생명정보학부 겸임교수, 윤시중 프리딕티브AI 최고과학책임자(CSO)는 같은 대학 간호대 연구교수이기도 하다. 약 2만개의 사람 유전자와 유전자를 구성하는 30억개에 달하는 데옥시리보핵산(DNA) 정보를 '디지털 트윈(Digital Twin)'으로 구현한 솔루션을 선봬, 시선을 모으고 있다. 윤사중 대표는 “사람에게 임상 시험하면 오래 걸릴뿐더러 부작용도 걱정된다”며 “내 몸과 똑같은 디지털 트윈이란 것을 만들어 체질에 맞는 약을 찾아내고 괜찮으면 내가 직접 먹는 게 좋겠다 생각했다”고 말했다. 디지털 트윈은 물리적 세계를 최적화하려고 쓰는 디지털 객체다. 윤시중 CSO도 “병원 가서 진료 받을 때 의사가 약을 처방하면서 '부작용 있으면 알려달라'더라, 그렇게 약을 쓰는 것보다 유전적 체질에 최적화된 약을 처방받을 수 있으면 부작용은 줄이고 효과는 높일 수 있다”고 맞장구쳤다. 인간 유전자를 데이터로 만든 디저털 트윈을 병원에서 의사가 진료와 처방의 보조 수단으로 활용하면 의료 질을 높일 수 있다는 얘기다. 이들은 2020년 7월 미국에 프리딕티브케어라는 회사를 먼저 세웠다. 윤시중 CSO는 “미국 회사를 창업하자마자 실리콘밸리에서 투자 받았다”면서 “네이버도 투자하며 주요 주주가 됐다”고 말했다. 네이버가 투자한 금액은 공개하지 않았다. 이어 2023년 9월 한국에도 법인 프리딕티브AI를 설립했다. ■ 윤시중 CSO "미국 국립보건원 근무 경험…한국 대학병원과도 연구" 윤시중 CSO는 “2023년 디지털 트윈을 처음 출시했다”며 “2만2천개 질환에 대한 유전자 정보를 모두 살펴보는 것은 우리 상품이 세계에서 유일하다”고 강조했다. 그러면서 “보통 유전자 검사는 내가 관심 있는 병 하나하나 연결 짓느라 해봤자 몇 백개에 그친다”며 “'우리 아이가 자폐증에 걸릴 만한 유전자를 가졌나' 보는 식”이라고 지적했다. 윤사중 대표도 “사람 유전자는 2만개”라며 “유전자를 구성하는 DNA 염기는 30억개”라고 덧붙였다. 이어 “미국 국립보건원에서 일하면서 질병과 관련된 인간 유전자 정보를 연구했다”며 “장기 이식 성공률을 높이기 위해 한국 대학병원과도 손잡았다”고 전했다. 미국 법인 프리딕티브케어가 주로 디지털 트윈 사업을 한다. 한국 법인 프리딕티브AI는 암에 초점을 맞췄다. 윤사중 대표는 “가정용 혈당측정기처럼 집에서 피 한 방울 뽑으면 된다”며 “신종 코로나바이러스 감염증 자가진단도구 보듯 '1줄이면 암세포에서 떨어져 나온 유전자 조각이 내 몸에 없구나', 2줄이면 '암세포 유전자 조각이 있으니 정밀 검사해야겠구나' 알려주는 것을 개발하고 있다”고 설명했다. 프리딕티브AI는 공기관으로부터 투자 받고 신용보증기금 보증을 통해 대출도 받았다. 지난해 8월에는 '퍼스트 펭귄 기업'으로 뽑혔고, 12월에는 중소벤처기업부가 추진하는 '초격차 스타트업 1천+' 프로젝트의 하나인 '딥테크 팁스' 바이오·헬스 분야 과제를 받아 암 조기 진단 POCT(Point of Care Testing)를 개발 중이다. ■ 윤사중 대표 "사람들이 건강하게 100세까지 살았으면…" 프리딕티브AI는 국민건강보험에 의료 AI를 적용하면 건보료를 아낄 수 있다는 입장이다. 개인 유전체 정보로 '이 약이 내 몸에 잘 맞나' 미리 알아보고, '우리 부부에게 난임 가능성이 있나' 예측하며 건강을 관리하는 구상을 하고 있다. 윤시중 CSO는 “우리가 하늘에서 비가 안 내리게 할 수는 없지만, 우산을 써서 비를 적게 맞을 수는 있다”고 표현했다. 윤사중 대표는 “나의 꿈이 있다면 사람들이 100세까지 건강하게 살게 하는 일이다. 이를테면 '100세 보장 보험'. 프리딕티브AI와 함께 체계적으로 건강을 관리하고 질병을 조기 진단하면 더 오래 건강하게 살 수 있지 않겠느냐”고 웃었다. 프리딕티브AI는 2027년 코스닥시장에 상장할 계획이다. 올해부터 본격적으로 매출을 낼 것으로 기대하고 있다. 프리딕티브케어는 2028년 나스닥 상장하는 게 목표다.

2025.04.24 17:31유혜진

신생아 선별검사, 현 민간 무분별 시행 대신 국가 주도 체계화해야

국립보건연구원이 올해 전장유전체염기서열(WGS) 기반 신생아 선별검사 시범연구를 시작한다. 이른바 한국형 전장유전체 기반 신생아 선별검사 운영체계 구축을 위해서다. 대상은 중증 신생아 200명이다. 사업 모니터링은 질병관리청이, 서울아산병원과 쓰리빌리언이 연구를 맡는다. 연세대 의료법윤리학연구원과 울산대 산업대학원 등도 참여한다. 연구는 이미 지난달 1일부터 시작됐으며 올해 말까지 진행된다. 사업비는 6억 원. 국립보건연구원은 이번 시범사업을 통해 ▲신생아 선별검사 대상 질환과 유전자 선정 ▲혈액 수집·전장유전체 분석·진단·치료·유전상담 등 단계별 표준지침 마련 ▲환자 동의체계·임상 기준 등을 개발한다는 계획이다. 신생아 선별검사는 치료할 수 있는 선천성 질환을 조기에 발견하고 이에 대한 치료를 위한 공중보건 프로그램이다. 국내에서는 지난 2006년 페닐케톤뇨증·갑상선기능저하증·호모시스틴뇨증 등 6종을 시작으로, 2018년 50여 종의 선천성 대사이상질환으로 확대됐다. 작년에는 파브리병과 폼페병 등 리소좀 축적질환 6종이 추가됐다. 하지만 기존 검사는 탠덤매스법을 통한 특정 질환에 국한됐다는 한계가 있었다. 타깃 패널 시퀀싱 검사의 양성 결과율도 1% 미만으로 나타났다. 따라서 더 많은 희귀유전질환을 한 번에 진단할 수 있는 전장유전체 스크리닝을 통한 선별검사를 요구하는 목소리가 높았다. 전장유전체 기술을 활용한 신생아 선별검사는 치료할 수 있는 유전질환을 조기에 발견해 제때 치료함으로써 질병 진행을 막고 아이들의 건강한 성장을 도울 수 있다. 장기적으로는 환자 가족의 의료 부담을 줄이고 사회경제적 비용을 절감하는 효과가 있다. 한국희귀난치성질환연합회가 지난 2023년 실시한 신생아 선별검사에 대한 인식조사에 따르면, “신생아 선별검사에 정부 지원이 필요하다”라는 응답률은 83%로 조사됐다. 또 신생아 선별검사 대상 질환에 대해서는 “모든 희귀 난치성질환으로 확대 시행해야 한다”라는 응답이 73.3%로 나타났다. 신생아 대상 민간서 검사 횡행…기준이 필요하다 이범희 교수는 “민간에서 윤리적 고려 없이 상업적으로 선별검사가 시행되고 있다”라며 “검사 결과가 양성으로 나올 시 가족이 경험하는 충격 등에 대한 사후 고려가 없다”라고 지적했다. 이어 “신생아 선별검사가 윤리적, 법적 문제가 있지만 전문가들이 나서서 먼저 기준을 만들자는 취지에서 국제 컨소시엄(ICoNS)이 운영되고 있다”라며 “우리나라도 이번 시범사업을 통해 참여하게 될 예정”이라고 설명했다. 현재 국내에서 시행 중인 민간의 신생아 선별검사는 이러한 고려가 없이 마구잡이로 시행되고 있다. 불필요한 의료비용 발생을 비롯해 가족이 겪어야 하는 정서적 민감성은 아랑곳없다. 이 때문에 신생아 선별검사를 해도 무엇을 가족에게 알려줄 지나 의료적 상담 가이드도 요구된다. 부모의 정신적 충격을 막기 위한 장치 마련도 필요하다. 이 교수가 “국가 주도의 전문가 중심의 다학제적 체계적 기준과 지침이 필요하다”라고 강조하는 이유다. 상황은 해외도 마찬가지다. 여러 국가에서 선제적으로 관련 가이드라인을 위한 연구가 한창이다. 국제 컨소시엄(ICoNS)이 주도해 신생아 전장유전체 분석의 글로벌 공중 보건 도입이 논의되고 있다. 이범희 교수는 “국내 기준을 만들 때 ICoNS의 의견을 요청하는 등 협의를 진행할 예정”이라고 밝혔다. 미국의 지역별 신생아 모집 규모 및 대상 질환 수는 ▲보스톤 1천 명, 1천여 개 ▲뉴욕 10만 명, 260여 개 ▲캘리포니아 2천 명, 500여 개 ▲노스캘롤라이나 1만 명, 200여 개 등이다. 영국은 작년부터 총 10만 명의 신생아에 대해 250여 개의 대상 질환을 확인하는 사업을 진행 중이다. 벨기에는 4만 명 신생아에 대해 120여 개의 질환을 탐색하고, 호주는 1천 명 대상 550여 개의 질환을 탐색하고 있다. 유럽은 15개국이 참여해 1만 8천 명의 신생아를 대상으로 결핵을 찾는 사업을 진행 중이다. 이들 국가의 신생아 유전체 스크리닝 검사 원칙은 ▲검사의 정확성 ▲임상적 중요성 ▲윤리적 고려 ▲공평한 접근 ▲효율성 등이다. 이번에 국내에서 시작하는 전장유전체염기서열(WGS) 기반 신생아 선별검사 시범연구도 앞선 원칙을 준용하게 된다. 다만, 신생아 선별검사에 따른 윤리적 문제와 법적 이슈에 대한 검토는 필요하다. 박현영 국립보건연구원장은 “전체 게놈 시퀀싱은 민감하고 사용에 따라 장단점이 있다”라며 “영국 및 싱가포르 등은 국가에서 관리하고 있다”라고 설명했다. 그러면서 “현재 치료 방법이 없는데 유전질환 여부를 알려줘도 되는지는 윤리적 부분으로, 우리 문화에서 어디까지 허용이 되고 알려줄 것인가를 그런 것을 정하고 민간에서 오용되는 것을 막고 국가체계에서 가이드라인을 수립하는 것이 필요하다”라고 밝혔다. 아울러 시범사업에서 본사업으로 정책 추진 될 때 공평한 서비스 접근을 위한 비용과 서비스 질 관리가 필요하다. 이범희 교수는 “(신생아 선별검사가) 건강보험 급여체계에 편입을 고려할 필요가 있다”라면서 유전상담시스템 강화 등의 방안을 강조했다. 박현영 원장도 “본사업 추진으로 효용성 입증 시 건보료 등 국가 프로그램으로 들어오겠지만 서비스 질 관리도 필요하다”라고 덧붙였다. 한편, 시범사업은 11월 공청회를 거쳐 신생아 선별검사에 대한 가이드라인이 마련될 예정이다.

2025.04.09 12:00김양균

"암세포 관여하는 3차원 암게놈 AI 예측모델 개발…비용↓, 정확도↑"

암세포 발현에 관여하는 암 게놈을 저비용으로 예측하는 I모델이 개발됐다. 광주과학기술원(GIST, 총장 임기철)은 AI대학원 이현주 교수 연구팀이 서울대병원 박성혜 교수 연구팀과 공동으로 3차원 암(cancer) 게놈을 예측하는 AI 모델, '인포하이씨(InfoHiC)'를 개발했다고 7일 밝혔다. 연구팀은 기존 방법론과는 달리, 암세포의 전장 유전체(한 사람의 전체 유전자) 데이터를 사용했다. 이현주 교수는 "비암호화 DNA 영역의 구조 변이가 암의 발생과 진행에 미치는 영향을 종전보다 저비용으로 정확히 밝혀낼 수 있을 뿐만 아니라 암 환자에게서 직접 관찰할 수 있는 기술을 확보했다"고 말했다. 연구팀은 "암세포의 염색체에서는 복잡한 구조 변이가 빈번하게 일어나는데, '인포하이씨'는 이러한 복잡한 구조 변이에 의한 'neo-TAD'를 더 높은 정확도로 예측할 수 있다"고 설명했다. 'TAD'는 세포 속에서 유전체가 3차원적으로 구성돼 작동하는 위상학적으로 연관된 영역을 말한다. 연구팀은 모델 학습에 사용된 데이터와는 별개의 외부 데이터인 유방암 세포주를 활용해 검증한 결과, 기존 알고리즘의 피어슨 상관계수(R) 값이 0.642이었으나, '인포하이씨'는 0.715로 11% 향상됐다고 밝혔다. 피어슨은 실제값과 예측값 사이의 상관관계 정도를 나타내는 지표다. 이현주 교수는 “최근 시퀀싱 데이터 비용 감소로 암 환자의 전장유전체 데이터는 많이 생산되고 있으나, 이에 반해 3차원 암 게놈을 확인할 수 있는 Hi-C 데이터는 고비용 탓에 확보가 쉽지 않다” 면서 “개인 맞춤형 암치료에 기여할 것"으로 기대했다.

2024.11.07 15:35박희범

'한국인유전체역학조사' 20년 담은 연구자 활용 안내서 발간

한국인유전체역학조사의 20년을 담은 연구자 활용 안내서가 발간됐다. 질병관리청 국립보건연구원은 한국인유전체역학조사(이하 KoGES)를 통해 수집한 연구 자원의 정보 및 20년 장기 추적조사의 기초분석 결과 등을 제시한 '한국인유전체역학조사 20년 – KoGES Summary Report'를 발간한다고 밝혔다. 이번 자료집은 연구자를 위한 KoGES 활용 안내서로 KoGES에 대한 연구자의 관심과 이해를 높이고 연구자원의 활용 확대가 목적이다. KoGES는 한국인의 만성질환 위험 요인 규명 및 예방관리 근거 마련을 위해 국립보건연구원에서 구축·운영하고 있는 코호트 사업으로, 2001년에 시작해 현재까지 20년 이상 추적 중인 국내 최장기 코호트이다. 코호트 참여자 약 23만 5천명에 대해 임상·역학자료 및 생체자원을 수집했으며, 수집된 연구자원은 국내 연구자들에게 공개·분양됐 현재까지 1천680편 이상(2023년말 기준)의 논문이 학술지에 발표되는 등 활발하게 활용되고 있다. 한국인유전체역학조사 20년 – KoGES Summary Report는 KoGES 20년의 과거와 현재, 데이터의 연구적 가치, 수집·생산한 연구정보 및 자원의 종류와 규모, 국립중앙인체자원은행 및 보건의료연구자원정보센터를 통한 분양 절차 등을 한눈에 알기 쉽게 구성했다. 또 세부 코호트별 장기 추적 참여자의 특성, 만성질환 유병률과 발생률, 건강행태의 변화 등 기초분석 결과를 제시했으며, KoGES 연구 자원을 활용한 연구 성과와 최신 연구 사례 등을 포함했다. 박현영 국립보건연구원장은 “KoGES는 소중한 보건 의료 연구 자원으로 코호트 구축 연구진, 조사원 그리고 참여자분들의 헌신적인 노력으로 만들어 가고 있다”며 “본 안내서가 KoGES 자원을 활용하고자 하는 연구자들에게 도움이 됐 만성질환 예방을 위한 근거 창출 연구 활성화에 기여할 수 있기를 바란다”고 밝혔다. 한국인유전체역학조사 20년 – KoGES Summary Report는 국립보건연구원 누리집에서 내려받을 수 있다.

2024.08.01 15:25조민규

'고대 의대' 손 잡은 카카오, 유전체 연구·분석 앞장선다

카카오클라우드를 운영하는 카카오엔터프라이즈가 의료 데이터를 더 적극적으로 활용할 수 있도록 고려대학교 의과대학과 협력한다. 카카오엔터프라이즈는 고려대 의과대학과 유전체 분석 연구 및 클라우드 기반 분석 자동화 시스템 지원 관련 업무협약(MOU)을 맺었다고 10일 밝혔다. 협약은 고려대 의대가 사용 중인 유전체 분석 툴 키트(GATK)을 중심으로 이뤄진다. 카카오엔터프라이즈는 키트를 카카오클라우드 기반으로 구축한 뒤 고려대 의대에서 수행하는 연구 환경들에 적합한 클라우드를 지원할 계획이다. 의료 빅데이터의 주요 요소로 주목받는 유전체 데이터는 염기 서열 분석, 변이 식별 등 복잡하고 다양한 계산을 요구한다. 고려대 의대와 카카오엔터프라이즈 측은 유전체 데이터를 분석하기 위한 GATK가 충분히 성능을 발휘할 수 있도록 상호 협력한다. 구체적으로 카카오엔터프라이즈는 ▲카카오클라우드 기반 유전체 연구・분석 환경 구성 ▲카카오클라우드 기술자 양성 교육 및 활용 방법 등을 제공할 예정이다. 고려대 의대는 ▲유전체 분석 시장의 연구・분석 서비스(솔루션) 발굴 ▲카카오클라우드의 핵심 파트너로서 유전체 분석 시장 협력 등에 집중한다. 이경진 카카오엔터프라이즈 대표는 "이번 협약으로 유전체 분석 분야 등 의료・바이오산업에서 카카오클라우드가 글로벌 경쟁력을 갖출 수 있도록 적극 공략할 것"이라고 말했다.

2024.07.10 15:02양정민

진단 막막 희귀질환…'전장유전체' 분석 통해 새 전기 마련 기대

전장유전체 분석을 통한 희귀질환 진단 효율성 향상될 것으로 기대된다. 희귀질환(Genetic & Rare Diseases)에 대한 정의는 나라마다 조금씩 다르다. 우리나라는 전체 유병 인구 2만 명 이하나 진단이 어려워 유병인구를 알 수 없는 질환으로 정의내리고 있다. 국내 보건당국이 인정한 희귀질환은 7천여 개에 달한다. 미국은 특정 증상이나 질환이 20만 명 이하인 유병인구로 바라본다. 희귀질환은 예방 및 치료의 어려움뿐만 아니라 진단 과정부터 환자 당사자의 시간과 비용을 소진시킨다. 국립보건연구원에 따르면, 희귀질환자는 진단을 받기까지 평균 8명의 의사에게 진료를 받고, 초기에 잘못된 진단으로 대처가 늦어지는 어려움을 겪는 것으로 알려졌다. 진단을 받기위해 환자가 여러 병원을 전전하는 이른바 진단방랑(Diagnostic Odyssey)이라는 용어까지 있을 정도다. 이 과정을 거쳐 환자가 본인의 정확한 진단명을 확인하기까지는 약 8년가량이 걸린다는 게 국립보건연구원의 설명이다. 왜 이러한 진단방랑이 발생하는 걸까? 주요 원인은 질환에 대한 정보와 이해의 부족, 질환의 증상이 다양하고, 현존 진단검사 기술의 한계 등이 거론된다. 특히 유전자진단의 경우, 유전자 변이가 많다는 점도 이유 가운데 하나로 꼽힌다. 국립보건연구원은 희귀질환 진단율 향상에 따른 기대효과로 ▲진단방랑 해소 및 맞춤치료 적용 ▲희귀질환 진단으로 의료비지원 혜택 ▲희귀질환 치료제 개발의 근거 등을 거론했다. 각국도 희귀질환 진단을 위한 노력을 기울여오고 있다. 영국의 '100K 게놈 프로젝트'나 '신생아 게놈 스크리닝'을 통한 조기진단 노력, 일본의 '희귀질환 이니셔티브(IRUD)', 미국의 '미진단자 네트워크' 등이 대표적이다. 우리나라도 2012년~2017년 '희귀질환자 유전자 진단지원' 사업을 실시한 바 있다. 박현영 국립보건연구원장은 “희귀질환 등 질병 정보의 축적과 공개 등의 노력이 추진되어 왔고, 향후 유전자진단이 진단방랑을 현저히 감소시킬 것”이라고 설명했다. 관련해 주목받는 것은 '전장유전체염기서열 분석(WGS)'이다. 전장유전체염기서열 분석, 희귀질환 진단 가능성 주목 전장유전체 시퀀싱(WGS, Whole Genome Sequencing)은 인간 DNA 내 30억 염기서열 전체 서열 전체를 분석하는 방법이다. 환자 염기서열의 유전자형과 질환 표현형과의 연관성(Genotype-Phenotype Analyses)을 분석함으로써 환자의 증상을 설명할 수 있는 질환의 원인 유전변이를 찾는 방식이다. 해당 분석은 유전체 전체를 분석함으로써 질병의 원인가 치료가 다른 유전변이를 탐색하는데 높은 효율성을 보인다는 점에 있다. 가령, 가족적으로 피부·안면부 종양과 골밀도 저하를 보이는 환자가 서울아산병원에 내원했다. 임상에서는 당초 결절성 경화증이 의심된다는 소견이 나왔다. 하지만 WGS를 통해 가족성 골형성부전증(Osteogenesis imperfecta)과 원주종증(Cylindromatosis)이 동시에 진단됐다. 이에 따라 환자는 결절성 경화증과 관련한 불필요한 검사 대신 원주종증에 대한 피부과 진료로 변경된 치료를 받게 됐다. 이처럼 WGS의 정확도가 확인되면서 진단에서 유전 상담, 급성중증신생아 진단, 치료에도 도입되는 추세다. 현재 1명에 대한 WGC 비용은 100만원이지만, 향후 10만 원대로 감소할 것으로 전망된다. 국립보건연구원은 장차 한국인 희귀 유전질환 진단변이 정보를 제공한다는 계획이다.

2024.06.16 12:00김양균

KAIST 이사회, 제9대 고등과학원장에 노태원 서울대 명예교수 선임

KAIST는 지난 24일 이사회를 열어 제9대 고등과학원장에 노태원 서울대학교 물리천문학부 명예교수(66)를 선임했다. 노 신임 원장 임기는 지난 달 29일부터 3년이다. 취임식은 오는 14일 고등과학원에서 개최한다. 노 신임 원장은 1957년생으로 서울대 물리학과를 졸업했다. 미국 오하이오주립대학교 물리학과에서 박사학위를 취득했다. 서울대 교수, 과학기술부 국가과학자, IBS 강상관계물질연구단장, 서울대 석좌교수, 한국물리학회 회장을 역임했다. 지난 37년 간 전이금속산화물 관련 연구를 수행했다. 강유전체 박막 전문가다. 2004년 한국과학상, 2011년 대한민국 최고과학기술인상, 그리고 2022년에는 과학기술훈장 도약장을 수상했다. 노태원 신임 원장은 “호기심에서 출발한 창의적인 연구들이 많이 수행돼 새로운 학문 분야를 창출하는 업적들이 지속 만들어지는 연구 환경을 조성, 국제학계를 선도하는 연구소가 되도록 할 것"이라고 말했다.

2024.06.04 10:13박희범

KAIST, 물리학 20년 난제 풀어…"기존 메모리 1만배 늘릴 수 있다"

물리학의 20년 난제가 풀렸다. 이로인해 기존대비 1만 배 이상의 고밀도 메모리 소자 개발이 가능해졌다. KAIST는 POSTECH, 서울대, 한국기초과학지원연구원, 미국 로렌스 버클리국립연구소 및 아칸소대 등과 공동으로 나노 강유전체의 3차원적 내부 분극 구조를 규명했다고 30일 밝혔다. 나노 강유전체 분극 구조는 20년 전 로랑 벨라이쉬 (Laurent Bellaiche) 교수(현 미국 아칸소대 물리학과 교수)가 이론적으로만 예측했던 난제였다. 이 이론은 외부 전기장 없이도 분극 상태를 유지하는 강유전체(ferroelectric)를 아주 작은 나노 크기(이를 0차원이라 부름)로 쪼갰을 때, 이 내부에 소용돌이 형태의 분극 분포가 발생할 수 있다는 이론이다. 만약 이 소용돌이 분포가 발생하고, 이를 제어하면 기존 대비 1만 배 이상의 초고밀도 메모리 소자로 응용이 가능할 것이라는 예측을 내놔 당시 학계의 이목을 끌었다. 연구를 주도한 KAIST 양용수 물리학과 교수는 "강자성체(자석)는 나노 크기로 작게 만들면 일정 이하 크기에서는 자석 성질을 잃어버린다는 것이 잘 알려져 있다"며 "반면, 강유전체를 모든 방향에서 아주 작게 나노 크기로 만들면(즉, 0차원 구조를 만들면) 어떤 현상이 발생하는 지는 오랜 기간 논란 거리였다"고 말했다. 연구팀은 인체 내부 장기들을 3차원적으로 보기 위해 병원에서 CT 촬영을 하는 것과 동일한 방식으로 투과전자현미경을 이용해 나노입자 이미지를 획득하고, 이를 3차원으로 재구성하는 방식의 원자 분해능 전자토모그래피 기술을 새로 개발했다. 연구팀은 이 기술로 강유전체인 바륨-티타늄 산화물(BaTiO3) 나노입자 내부 원자 위치를 3차원적으로 측정했다. 또 내부의 3차원적 분극 분포도 단일 원자 단위로 확인했다. 분극 분포 분석 결과, 연구팀은 20년 전 이론적으로 예측됐던 대로 강유전체 내부에 소용돌이를 비롯한 다양한 위상학적 분극 분포가 발생하고, 강유전체의 크기에 따라 내부 소용돌이의 개수 또한 제어할 수 있다는 사실을 처음으로 실험적으로 밝혀냈다. KAIST 연구팀은 이 결과를 바탕으로 20년 전 해당 소용돌이 분극 이론을 처음 제시했던 벨라이쉬(Bellaiche) 교수와 국제공동연구를 수행했다. 연구팀은 실험에서 얻은 소용돌이 분포 결과가 이론적인 계산으로도 잘 설명된다는 것을 추가로 증명했다. 양용수 교수는 "이번 연구 결과는 기판의 유,무나 주변 환경에 무관하게 강유전체 크기와 형태를 적절히 조절하는 것만으로도 나노 크기에서 강유전성 소용돌이를 제어할 수 있다는 것을 시사한다"며 "분극 분포 소용돌이의 개수 및 회전 방향을 조절해 기존보다 약 1만 배 이상 많은 양의 정보를 같은 크기의 소자에 저장할 수 있는 차세대 고밀도 메모리 소자 기술로 발전시킬 수 있을 것"으로 기대했다. KAIST 물리학과 정채화 석박사통합과정 학생이 제1 저자로 참여한 이 연구 결과는 국제 학술지 `네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)' (5월8일자)에 게재됐다. 한편 이번 연구는 한국연구재단 개인기초연구지원사업 및 KAIST 특이점교수사업의 지원을 받아 수행됐다.

2024.05.30 14:10박희범

건국대 김재범 교수팀, 유전체 집단분석 프로그램 'PAPipe' 개발

건국대학교는 KU융합과학기술원 김재범 교수(의생명공학과) 연구팀이 집단유전체 분석 프로그램인 'PAPipe'를 개발했다고 12일 밝혔다. 집단유전체 분석은 특정 집단을 구성하는 많은 개체의 방대한 양의 유전체를 비교해 유전체 변이와 특이 형질 간 연관성을 밝혀내는 작업이다. 분석해야 하는 유전체 데이터양과 다양하고 많은 분석 과정, 복잡성 때문에 생물정보학에 익숙하지 않은 연구자가 활용하기 어렵다. 김재범 교수 연구팀이 개발한 PAPipe는 컴퓨터를 활용한 집단유전체 빅데이터 분석에 익숙하지 않은 많은 연구자도 유전체 집단분석을 쉽게 수행할 수 있도록 한다. PAPipe를 활용하면 집단유전체 빅데이터 다양한 전처리 작업과 참조유전체 매핑 작업, 유전체 변이 발굴 작업 등을 자동으로 수행할 수 있다. 연구팀은 집단유전체 분석의 진입 장벽을 낮춰 많은 연구자가 연구 대상 집단유전체의 다양한 특성을 탐색하고 이해하는데 기여할 것으로 기대했다. 이번 연구 결과는 'Molecular Biology and Evolution(IF=10.7, 상위 5%)'에 게재됐다. 또 생물학연구정보센터(BRIC)의 '한국을 빛내는 사람들'에도 소개됐다. 논문 제1저자는 건국대 의생명공학과 생물정보학연구실의 박나영 박사과정생이며, 이번 연구는 과학기술정보통신부의 지원으로 수행됐다. 논문제목은 'PAPipe: a pipeline for comprehensive population genetic analysis'다.

2024.03.13 08:48주문정

의료데이터, 가명처리 범위 확대…데이터 제공기관 책임도 구체화돼

보건복지부가 '보건의료데이터 활용 가이드라인' 개정안에 대해 오는 29일 국민 의견을 수렴한다. 개정안에 따라, 유전체 데이터는 데이터 파일 형태에 따라 염기서열 및 메타데이터 내 주요 식별정보는 제거하거나 대체하는 방식 등으로 가명처리해 활용할 수 있다. 또 연구 목적으로 활용해도 데이터 접근권한을 통제하고 폐쇄환경에서 활용해야 한다. 이와 함께 진료기록 등 자유입력데이터는 자연어 처리기술 등을 활용해 정형데이터로 변환 후 식별정보 삭제·대체 등을 거쳐 가명처리해 활용해야 한다. 음성데이터도 문자열로 변환해 식별정보를 삭제하거나 대체하는 등 가명처리하거나 필요시 추가로 노이즈 방식 등을 활용해야 한다. 이밖에도 가명정보 처리에 관한 개인정보 파기, 개인정보 처리 방침의 공개사항에 가명정보 처리에 대한 사항을 포함하는 등 개정된 '개인정보 보호법' 변경사항도 반영됐다. 아울러 의료기관 등 보건의료데이터 제공기관의 과도한 부담으로 데이터 활용이 위축되지 않도록 가명정보 처리 및 제공과정에서의 법적책임 범위를 명확히 하는 등 현장 애로사항을 해소했다는 게 복지부의 설명이다. 개정안은 의료계·산업계·학계·공공기관 등 의료데이터 활용 현장 간담회를 거쳐 마련됐다. 개정안에 대한 의견은 복지부 보건의료데이터진흥과로 제출하면 된다. 권병기 복지부 첨단의료지원관은 “유전체 데이터 등 가명처리 방안 구체화가 디지털 헬스케어 발전과 국민 건강증진에 도움이 되기를 기대한다”며 “의료데이터 활용 현장의 애로사항을 경청해 가명처리 최신기술 동향을 반영해 안전한 보건의료데이터 활용을 지원하겠다”고 밝혔다.

2024.01.19 14:32김양균

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