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동국대 의과대학 연구팀,머신러닝 기반 신약 표적 발굴 새 지평 열어

박희경 기자 | 기사입력 2025/01/14 [11:13]

동국대 의과대학 연구팀,머신러닝 기반 신약 표적 발굴 새 지평 열어

박희경 기자 | 입력 : 2025/01/14 [11:13]

【브레이크뉴스 경주】박희경 기자=동국대학교 의과대학 생리학교실 남주현 교수와 내과학교실 김우경 교수 공동 연구팀이 신약개발의 새로운 방법론을 제시해 주목받고 있다.

 

▲ 남주현 교수, 노재원 학생, 김우경 교수  © 동국대 WISE캠퍼스


14일 동국대학교 의과대학에 따르면 이번 연구 결과는 이론적 발견을 넘어 실제 신약 개발로 이어질 가능성이 크다는 점에서 의미가 있으며, 생명과학 분야의 권위지인 '미국국립과학원회보(PNAS)'에 게재되어 그 혁신성과 실용성을 인정받았다.

 

이번 연구는 분자 도킹과 머신러닝을 결합한 혁신적인 신약개발 방법론 개발로 신약개발의 새 지평을 제시 했을뿐만 아니라 TMEM16A 단백질의 두 가지 조절 부위 발견 및 검증을 통해 암·심혈관질환 등 난치성 질환 치료제 개발 가능성 확인하고 동국대 의과대학 졸업생이 제 1저자로 의과대학 재학 시절부터 시작된 연구가 세계적 연구 성과로 이어진 성공적인 의과학자 양성 사례로 큰 관심을 받고 있다.

 

우리 몸의 혈압과 체액 조절에 핵심적인 역할을 하는 칼슘의존성 염소이온통로인 TMEM16A는 암 세포의 성장과 혈관의 수축에도 깊이 관여하는 중요한 막수송체이다. 최근 이 단백은 고혈압, 심장병, 암 등 난치성 질환의 치료 표적으로 주목받고 있다.

 

연구팀은 분자 도킹과 머신러닝 기반 클러스터링 알고리즘을 결합한 새로운 방식으로 TMEM16A 단백질의 약물 결합 부위를 성공적으로 예측하였다.

 

이 예측의 정확성은 전기생리학 실험, 분자동역학 시뮬레이션 등 다양한 첨단 연구기법들을 통해 추가 검증되었다. 이를 통해 연구팀은 TMEM16A 단백질에 서로 다른 두 개의 약물 결합 부위를 발견했다.

 

이를 바탕으로 기존에 알려진 TMEM16A 관련 약물들을 체계적으로 재분류하는데 성공하였다. 이러한 결과는 향후 암과 심혈관질환 치료제 개발에 핵심적인 단서를 제공할 것으로 기대된다.

 

동국대 의과대학 생리학교실 남주현 교수는 "이번에 개발한 알고리즘은 단백질의 약물 결합 부위를 정확하게 예측할 수 있어, 신약 개발 과정의 시행착오를 크게 줄일 수 있고, 더욱 중요한 것은 이 기술이 TMEM16A 외의 다른 질환 관련 단백질들에도 적용할 수 있다는 점으로 앞으로 컴퓨터 기반 약물 스크리닝과 인공지능을 접목시켜 새로운 치료제 후보물질 발굴도 가능할 것으로 기대된다“고 말했다.

 

동국대 의과대학 내과학교실 김우경 교수는 "이번 연구는 기초의학과 임상의학의 협력이 얼마나 중요한지를 보여주는 좋은 사례라며, "앞으로도 이러한 공동연구를 통해 환자 치료에 실질적으로 도움이 되는 연구들을 지속해 나갈 것"이라고 밝혔다.

 

특히 이번 연구는 동국대학교 의과대학의 교육 성과 측면에서도 큰 의미를 가진다. 제1저자인 노재원 학생(연세대 의대 기초전공의)이 동국대학교 의과대학 재학 시절부터 시작한 연구를 기초의학자의 길을 선택하면서까지 꾸준히 이어나가 이뤄낸 성과이기 때문이다. 이는 동국대 의과대학의 의과학자 양성 프로그램이 실제로 큰 성과를 내고 있음을 보여주는 대표적인 사례이다.

 

의과대학에서 기초-임상 통합 연구와 의과학자 양성은 매우 중요한 과제이다. 이번 연구 성과는 “우리 대학이 추구하는 교육과 연구의 방향이 올바르다는 것을 보여주는 좋은 증거가 될 것이다”라고 연구팀은 덧붙였다.

 

<구글 번역으로 번역한 영문 기사의 전문 입니다. 번역에 오류가 있을 수 있음을 밝힙니다.>

 

Dongguk University College of Medicine Research Team Opens New Horizons in Machine Learning-based New Drug Target Discovery

 

The joint research team of Professor Nam Joo-hyun of the Department of Physiology and Professor Kim Woo-kyung of the Department of Internal Medicine at Dongguk University College of Medicine is drawing attention by proposing a new methodology for new drug development.

 

According to Dongguk University College of Medicine on the 14th, this research result is significant in that it is highly likely to lead to actual new drug development beyond theoretical discovery, and its innovation and practicality were recognized by its publication in the 'Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS),' an authoritative journal in the field of life sciences.

 

This study not only presents a new horizon in new drug development by developing an innovative new drug development methodology that combines molecular docking and machine learning, but also confirms the possibility of developing treatments for intractable diseases such as cancer and cardiovascular diseases by discovering and verifying two regulatory regions of the TMEM16A protein, and is receiving great attention as a successful case of nurturing medical scientists whose research, which began while they were still in medical school, led to world-class research results, with a Dongguk University College of Medicine graduate as the first author.

 

TMEM16A, a calcium-dependent chloride ion channel that plays a key role in blood pressure and body fluid regulation in our body, is an important membrane transporter that is deeply involved in the growth of cancer cells and the contraction of blood vessels. Recently, this protein has been attracting attention as a treatment target for intractable diseases such as hypertension, heart disease, and cancer.

 

The research team successfully predicted the drug binding site of the TMEM16A protein using a new method that combines molecular docking and machine learning-based clustering algorithms.

 

The accuracy of this prediction was further verified through various advanced research techniques such as electrophysiological experiments and molecular dynamics simulations. Through this, the research team discovered two different drug binding sites in the TMEM16A protein.

 

Based on this, they successfully systematically reclassified previously known TMEM16A-related drugs. These results are expected to provide key clues for the development of cancer and cardiovascular disease treatments in the future.

 

Professor Nam Joo-hyun of the Department of Physiology at Dongguk University College of Medicine said, "The algorithm we developed this time can accurately predict the drug binding site of a protein, which can greatly reduce trial and error in the process of developing new drugs. More importantly, this technology can be applied to other disease-related proteins in addition to TMEM16A, so it is expected that in the future, it will be possible to discover new therapeutic candidates by combining computer-based drug screening and artificial intelligence."

 

Professor Kim Woo-kyung of the Department of Internal Medicine at Dongguk University College of Medicine said, "This study is a good example of how important collaboration between basic and clinical medicine is," and added, "We will continue to conduct research that is practically helpful in treating patients through such joint research in the future."

 

In particular, this study is also very meaningful in terms of the educational performance of Dongguk University College of Medicine. This is because the first author, Jae-won Noh (basic medicine resident at Yonsei University College of Medicine), continued the research he started while attending Dongguk University College of Medicine and continued it even after choosing the path of a basic medicine scientist. This is a representative case that shows that the medical scientist training program of Dongguk University College of Medicine is actually achieving great results.

 

Basic-clinical integrated research and training of medical scientists are very important tasks in medical schools. The research team added that this research result “will be good evidence that the direction of education and research pursued by our university is correct.”

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