• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.229.1-229.1
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• 2015

생체 시료인 세포나 조직을 분석을 위해 임의로 파괴하거나 훼손하지 않은 본래의 상태에서 세포에 존재하는 다양한 생체분자 물질의 질량과 조성을 분석하고 영상화할 수 있는 대기압 표면 질량분석 이미징 기술을 개발했다. 생체 시료의 표면을 질량 분석을 하기 위해서는 대기압 분위기에서 시료에 열적 손상이 없는 조건으로 시편의 이온화 및 탈착 과정이 이루어지게 하기 위해 저온 대기압 탈착/이온화원으로 저온대기압 플라즈마 젯과 펨토초 적외선 레이저를 결합하여 대기압 이온화원을 제작하였다. 기존에 잘 알려진 저온 대기압 플라즈마 젯 소자는 유리관에 방전기체를 흘려주고 전극에 고전압을 인가하는 방식으로 제작했으며, 또 다른 대기압 이온화원으로서 근적외선 대역의 고출력 펨토초 레이저 빔을 현미경용 대물렌즈로 집속하여 생체시료에 조사시켰다. 수백 나노미터에서 수 마이크로미터 수준으로 빔을 집속할 수 있는 펨토초 레이저는 금나노로드의 도움으로 생체 시료를 매우 작은 수준으로 탈착하는 데 주로 사용하며, 수십 마이크로미터에서 수 밀리미터 정도의 크기를 가지는 저온 대기압 플라즈마 젯은 탈착된 물질을 이온화시키는데 사용하여, 이 두 가지 이온화원을 결합하여 이온화원으로 사용한다. 시료에서 발생한 이온을 질량분석기 입구까지 잘 끌고 갈 수 있도록 이온 전달관을 설계하고 보조펌프를 장착 사용한다. 이렇게 자체 개발한 대기압 이온화원을 상용 질량분석기기와 결합하여 대기압 분위기에서 시료의 표면을 질량분석할 수 있는 시스템과 측정 기술을 개발했다. 현미경 스테이지에 정밀 2-D 자동 스캐닝 스테이지를 장착하여 질량분석 정보에 공간 정보를 더할 수 있는 질량분석 이미징 기술 방법을 개발하여 생체 시편의 질량분석 이미징을 얻었다. 수분을 포함하는 생채시료로부터 단백질, 지질, 대사물질을 직접 분리하여 분석하는 이 새로운 질량분석법은 기존의 분석법에 비해 훨씬 더 많은 생체분자 정보를 얻을 수 있으며 공간정보를 더해 영상화할 수 있는 큰 장점이 있다. 대기압 표면 질량분석 기술은 생체시료를 파괴해서 용액화할 필요도 없으며, 진공 챔버에 넣기 위해 필요한 복잡한 전처리 과정 단계를 간략화 할 수 있으며 최종적으로는 살아있는 세포나 생체 조직도 정량 분석이 가능하여 생명과학 및 의료진단 분야에서 응용할 수 있는 분야는 무궁무진할 것이다.

• 한국가축번식학회지
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• 제23권2호
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• pp.159-163
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• 1999

최근 분자생물학적 기법의 발달은 유전병에 대한 조기진단과 경제형질 관련 유전자에 대한 동정과 분석을 가능하게 하였다. 본 연구에서는 내분비학적 실험을 목적으로 채취된 돼지의 혈액으로부터 혈청을 추출한 후, 응고된 혈액과 이를 건조시킨 혈액으로부터 유전 분석을 실시하기 위해 genomic DNA를 추출하였다. 또한, 추출된 DNA를 이용하여 에스트로겐 수용체 유전자에 대한 PCR을 수행하여, 그 산물을 적절한 제한 효소를 처리하여 유전자 다형 현상을 관찰할 수 있었다. 따라서 본 연구에서는 돼지의 내분비 물질 분석 실험의 부산물인 응고ㆍ건조된 혈액을 사용하여 경제적이면서 신속하게 분석하고자 하는 개체의 유전자형을 밝힐 수 있으며, 내분비학적ㆍ분자유전학적 분석방법을 동시에 수행함으로써 내분비 물질 발현과 유전자형간의 관계를 구명할 수 있는 가능성을 제시하였다.

• Parasites, Hosts and Diseases
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• 제30권3호
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• pp.191-200
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• 1992

한국산 유혈목이에서 스파르가눔 충체를 수집하고, 이들 충체의 추출액에서 ion-exchange chromatography와 affinity chromatography를 실시하여 cysteine proteinase를 순수 정제하였다. 경제된 효소의 최적 pH는 5.5이었고, 최적 mole 농도는 0.IM (0.1M sodium acetate, pH5.5) 이었다. 정제된 대소는 thiol-dependent이고, $4^{\circ}C$에서 pH 5.0일 때 24시간 동안 안전성을 보였다. 효소의 환성도는 저분자 합성기질인 CBZ-phe-arg-AFC에 대 해 활성이 높았다. 정제된 효소는 척추동물의 산성 cysteine proteinase의 억제인자에 감수성을 보였다. UItrogel AcA54 column chromatography로 정제된 cysteine proteinase의 분자량을 측정한 결과 28,000 dalton이었다. 정제된 효소는 collagen type I과 hemoglobin을 분해하였다. Immunoblot한 결과 정제된 효소는 스파르가눔증 환자의 혈청과 반응하였다. 이상의 결과에서 스파르가눔의 cysteine proteinase는숙주 체내이동, 조직침수성 및 영양소 섭취에 관여할 것이라 추정되며, 정제된 효소는 스파르가눔 현중의 혈청학적 진단에 이용될 수 있을 것으로 생각된다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제46권4호
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• pp.280-284
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• 2003

농업용 살균제와 살충제로서의 활용성 진단과 예측평가 자료로 사용하기 위하여 상용화 된 살균제 133품목과 살충제 152품목의 활성 성분들에 대하여 소수성(LogP), 쌍극자능율(DM), HOMO 및 LUMO 에너지, molar refractivity(MR), polarizability(Pol), van der Waals 분자 표면적 및 부피(Vol), 분자량 및 수화 에너지(hydralion energy) 등, 10 가지의 다양한 물리-화학 파라미터들을 계산하였다. 그리고 살균제와 sterol 생합성 저해제 (DMI: demethylation inhibitor) 및 살충제와 acetylcholine esterase 저해제(AChE)이 가지는 특정한 물리-화학 파라미터들의 범위 값을 설정하였다. 그 결과에 기초하여 다양한 화합물들이 작물 보호제로서 살균제와 살충제로의 활용 가능성이 예측될 것으로 판단되었다.

• 한국생물정보학회:학술대회논문집
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• 한국생물정보시스템생물학회 2001년도 제2회 생물정보 워크샵 (DNA Chip Bioinformatics)
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• pp.165-196
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• 2001

DNA chip 또는 microarray는 다수의 유전자 또는 유전자 조각을 (보통 수천내지 수만 개)칩상에 고정시켜 놓고 DNA hybridization 반응을 이용하여 유전자들의 발현 양상을 분석할 수 있는 기술이다. 이러한 high-throughput기술은 예전에는 생각하지 못했던 여러가지 분자생물학의 문제에 대한 해답을 제시해 줄 수 있을 뿐 만 아니라, 분자수준에서의 질병 진단, 신약 개발, 환경 오염 문제의 해결 등 그 응용 가능성이 무한하다. 이 기술의 실용적인 적용을 위해서는 DNA chip을 제작하기 위한 하드웨어/웻웨어 기술 외에도 이러한 데이터로부터 최대한 유용하고 새로운 지식을 창출하기 위한 bioinformatics 기술이 핵심이라고 할 수 있다. 유전자 발현 패턴을 데이터마이닝하는 문제는 크게 clustering, classification, dependency analysis로 구분할 수 있으며 이러한 기술은 통계학과인공지능 기계학습에 기반을 두고 있다. 주로 사용된 기법으로는 principal component analysis, hierarchical clustering, k-means, self-organizing maps, decision trees, multilayer perceptron neural networks, association rules 등이다. 본 세미나에서는 이러한 기본적인 기계학습 기술 외에 최근에 연구되고 있는 새로운 학습 기술로서 probabilistic graphical model (PGM)을 소개하고 이를 DNA chip 데이터 분석에 응용하는 연구를 살펴본다. PGM은 인공신경망, 그래프 이론, 확률 이론이 결합되어 형성된 기계학습 모델로서 인간 두뇌의 기억과 학습 기작에 기반을 두고 있으며 다른 기계학습 모델과의 큰 차이점 중의 하나는 generative model이라는 것이다. 즉 일단 모델이 만들어지면 이것으로부터 새로운 데이터를 생성할 수 있는 능력이 있어서, 만들어진 모델을 검증하고 이로부터 새로운 사실을 추론해 낼 수 있어 biological data mining 문제에서와 같이 새로운 지식을 발견하는 exploratory analysis에 적합하다. 또한probabilistic graphical model은 기존의 신경망 모델과는 달리 deterministic한의사결정이 아니라 확률에 기반한 soft inference를 하고 학습된 모델로부터 관련된 요인들간의 인과관계(causal relationship) 또는 상호의존관계(dependency)를 분석하기에 적합한 장점이 있다. 군체적인 PGM 모델의 예로서, Bayesian network, nonnegative matrix factorization (NMF), generative topographic mapping (GTM)의 구조와 학습 및 추론알고리즘을소개하고 이를 DNA칩 데이터 분석 평가 대회인 CAMDA-2000과 CAMDA-2001에서 사용된cancer diagnosis 문제와 gene-drug dependency analysis 문제에 적용한 결과를 살펴본다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.106-106
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• 2017

가스센서는 사내 및 산업 환경에서의 유독성 또는 폭발성 가스 검출, 환경 모니터링, 질병 진단 등 매우 다양한 응용분야에서 큰 관심을 가지고 있다. 반도체 금속산화물(SMOs) 기반의 센서 분야에서는 이들의 감도 및 선택성을 향상시키기 위해 많은 노력을 기울이고 있다. 이는 센서의 선택성을 부여하게 되면 다양한 가스들이 존재하는 환경에서도 검출자가 원하는 가스만의 응답을 얻을 수 있기 때문이다. 본 연구에서는 MOF(Metal-Organic Framwork) 기반 멤브레인으로 ZIF-8(Zeolitic Imidazolate Frameworks 구조들 중 하나) 멤브레인 쉘 층을 이용하여 ZnO 나노선에 형성하였다. ZnO 나노선은 VLS공정 (Vapor-Liquid-Solid)을 이용하여 패턴된 전극을 갖는 $SiO_2$-grown Si 웨이퍼 상에 성장되었고, 성장된 ZnO 나노선은 2-methyl imidazole과 methanol이 포함된 고용체에 넣고 폐쇄된 압력용기 속에서 가열시켜 얻게 된다. 이렇게 얻어진 ZIF-8@ZnO 나노선의 ZIF-8 멤브레인은 분자 체 구조(molecular sieving structure)를 갖게 되며, 이들의 pore 크기는 약 $3.4{\AA}$을 갖는다. 따라서 이보다 더 큰 동적 직경을(kinetic diameter) 갖는 가스 종은 이 멤브레인을 통과할 수 없음을 나타내므로 제작된 시편은 $H_2$(kinetic diameter : $2.89{\AA}$), $C_7H_8$(kinetic diameter : $5.92{\AA}$), 그리고 $C_6H_6$(kinetic diameter : $5.27{\AA}$) 가스들을 각각 사용함으로써 ZIF-8@ZnO 나노선의 센서 특성을 조사했으며, 보다 정확한 비교를 위해 순수한 ZnO 나노선 역시 동일한 조건에서 측정되었다. 결과를 통해, 수소 가스를 제외한 다른 가스들에 대해서는 반응을 하지 않고, 오직 수소 가스에 대해서만 반응을 나타냈으며, 순수 ZnO 나노선의 수소 감응도보다 낮은 감응도를 나타내었다. 이는 멤브레인 쉘 층을 형성함으로써 ZnO 나노선의 표면적이 감소해 가스 분자와의 접촉점을 감소시키기 때문이라고 판단된다. 이와 같은 MOF 멤브레인의 캡슐화 전략은 가스센서뿐 아니라 바이오 센서 및 광촉매 등과 같은 이온 선택성을 필요로 하는 다양한 응용분야에 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of Chest Surgery
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• 제32권3호
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• pp.307-309
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• 1999

판막수술 후 반드시 투여해야 하는 항응고제로 인한 피부괴사증은 매우 드문 합병증으로 기전은 아직 확실히 밝혀지지는 않았지만 항응고제의 초기 투여시 제2, 9, 10 응고인자에 비해 C 단백질이 급격하게 감소하기 때문에 나타나는 일시적인 과응고 현상이다. 저자들은 다중판막 치환술 1개월 후에 양측 유방부위에 발생한 광범위한 피부괴사증을 경험하였다. 진단 즉시 \ulcorner파린 투여를 중단하고 저분자량의 헤파린으로 대치하였으며 피부괴사증은 5일 후 치유가 되었고 그 후 다시 와파린 투여를 저용량부터 시작하여 서서히 증량해가며 저분자량 헤파린 투여를 중단할 수 있었기에 문헌 고찰과 함께 보고하는 바이다.

• Parasites, Hosts and Diseases
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• 제26권2호
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• pp.73-86
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• 1988

간흡충(Clonorchis sinensis)의 조항원(WWA), 정제항원(ABA)의 민감도와 특이도를 비교해 보는 한편, 발육단계별로 충란 항원(EGA)-피낭유충 항원(MEA)-성충 항원(WWA)의 단백질 구성물질의 차이를 SDS-polyacrylamide gel electrophoresis(SDS-PAGE)로 관찰하고 이들 항원의 유용성을 효소면역반응(enzyme-linked immunosorbent assay: ELISA)으로 비교하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 간흡충의 조항원으로부터 정제된 항원(ABA)은 항체와 결합한 결합항원(affinity-purified antibody(IgG) binding antigen:ABA)으로서 Ouchterlony 반응으로 간흡충 감염 가토혈청과 4개의 침모대 (WWA는 7개)를 형성하였다. WWA의 major protein들은 분자량 16,300∼18,500 및 28,000∼29,000 dalton의 Polypeptide band였고, ABA는 분자량 18,000∼21,000 및 29,000∼31,000 dalton의 단백질로 다소의 차이를 보였다. ELISA시첩에서 ABA는 WWA에 비해 현저히 민감도가 낮았다. WWA와 ABA에 대한 폐흡충 감염 사람혈청의 ELISA 정사에서 WWA는 Ouchterlony 양성자 8예중 3예에서 교차반응을 나타내었으나 ABA는 교차반응을 나타내지 않았다. 간흡충의 발육단계별 항원 단백질의 분자량 범위는 WWA 11,000∼80,000, MEA 15,000∼100,000, EGA 15,000∼200,000 dalton이었다. 주류원 단백질의 분자량은 EGA는 각각 36,600 (band No. 22), 38,500(No. 20), 64,000(No. 9), 62,000(No. 10), 54,500(No. 11), 53,000(No. 12) dalton, MEA는 각각 65,600(No. 3), 44,700 (No.7), 43,900(No. 8) dalton, WWA는 각각 16,300∼18,500(No. 31-32), 28,000∼29,000(No. 25), 11,000w13,000 (No. 35) 및 31,000(No. 24) dalton이었다. 즉, MEA와 EGA가 WWA보다 고분자의 단백질로 구성되어 있었다. 각 발육단계별 항원의 항원성은 ELISA 반응으로 볼 때 WWA가 가장 높았고, MEA는 약한 항원성만을 나타내었으며 EGA는 음성이었다. WWA와 간흡충 감염 가토혈청은 감염 4∼6주에 OD>1.0, 12주 이후 항체가의 plateau를 나타내었으나 MEA는 Ouchterlony 반응에서 EGA와 함께 음성반응을 보였다. ELISA에서도 중감염군(12∼20주)에서만 OD>0.6으로 미약한 항원성이 인정되었으며 경감염군은 전감염기간중 OD<0.6를 나타내었다. 이상의 결과로 보아 성충 항원이 가장 강력한 함원성 물질을 포함하고 있음이 명백하다고 생각된다. 그러나 성충 조항원은 면역진단에 사용할 겹우 타흡충과의 빈번한 교차반응이 예상되므로 민감도 및 특이도가 높은 정제 항원물질을 분리하는 일이 중요하다고 생각된다.

• Tuberculosis and Respiratory Diseases
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• 제48권5호
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• pp.699-708
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• 2000

배경 : 올리고누클레오티드 탐식자를 이용한 조직내교잡법은 감염성 질환의 진단에 이용되고 있는 분자병리학적 검사방법이다. 그러나 결핵균의 세포벽에는 다량의 지방 성분이 포함되어 있어 탐식자의 침투에 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 탐식자의 침투력을 높일 수 있는 조건을 알아보고, 결핵의 조직학적 진단법으로써 조직내교잡법의 이용 가능성을 확인해 보고자 한다. 방법 : 결핵으로 진단된 환자의 인체조직 절편과 배양된 결핵균을 흰쥐의 간 조직 내에 인위적으로 주입하여 제작한 실험조직 절편을 실험대상으로 하고, 바이오틴을 부착시킨 올리고누클레오티드 탐식자를 이용하여 조직내교잡법을 시행하였으며, 탐식자의 효과적인 침투를 위해 전처리를 시도하였다. 결과 : 펩신-염산 (2 mg/ml, 0.1M) 혼합액을 이용한 전처리 과정 (5-6분) 후 조직내교잡법을 수행한 결과 배양된 결핵균을 주입한 실험조직에서 결핵균의 검출에 성공할 수 있었다. 간 조직이 주사바늘에 의해 기계적으로 손상된 자리를 따라 군데군데 위치하고 있는 배양액 내에서 불규칙하게 모여있는 점상 혹은 간상의 양성반응을 관찰할 수 있었으며, 민감도는 80-90% 수준이었다. 그러나 결핵환자의 조직절편에서는 조직내교잡법을 이용하여 결핵균을 검출할 수 없었다. 결론 : 이는 배양액 내에서 빠르게 증식하는 결핵균과는 달리 인체에 감염된 결핵균에서는 rRNA의 양이 적어, 바이오틴이 부착된 탐식자를 이용한 조직내교잡법의 민감도를 벗어났을 것으로 추정된다. 따라서 향후 조직내교잡법으로 인체조직 내의 결핵균을 진단하기 위해서는 제자리 중합효소연쇄반응 (in situ PCR) 법의도입이나, 보다 높은 민감도를 갖는 동위원소를 부착 시킨 탐식자의 사용이 필요하다고 생각된다.

• 한국임상수의학회지
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• 제26권5호
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• pp.419-422
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• 2009

개의 림프종을 분자유전자학적으로 진단하고자 본 연구를 수행하였다. 이를 위하여 12개의 염색 및 고정된 도말 표본으로부터 DNA를 추출한 후, 임파육종에 특이적인 재배열된 항원 수용체 유전자를 중합효소연쇄반응으로 증폭시켰다. 그 결과 6개의 type-B 림프종에서 type-B 세포의 림프종에 특이적인 IgH (immunoglobulin H) 주유전자(major gene)와 type-B 림프종의 부유전자(minor gene)가 증폭되었다. 또한, 3개의 type-T 세포의 림프종의 경우에도 이에 특이적인 $TCR{\gamma}$ 유전자가 증폭되었다. 한편, 에를리키아증에 이환된 표본은 $TCR{\gamma}$ 유전자가 위양성으로 증폭되었지만, 활성화된 림프절 샘플의 경우에는 어떤 유전자의 재배열도 관찰되지 않았다. 따라서 림프종의 진단에 있어서 혈액 또는 조직 도말 표본의 DNA를 이용하여 재배열된 항원 수용체 유전자의 검출을 시도한다면, 특이적이고 객관적으로 림프종을 감별진단 할 수 있을 것이며, 나아가 회고적 분석에도 유용하게 활용될 수 있을 것으로 사료된다.