나비 날개를 모사하여 색상 구현 및 복사 냉각이 가능한 기판 개발

기계공학부 고승환 교수 연구팀과 현대자동차 전자소자연구팀이 나비날개를 모사해 색상 및 복사 냉각 기능을 구현할 수 있는 기판 제작 기술을 개발했다. 연구팀은 나노 수준의 다공성 구조와 주기적인 격자로 이루어져 있는 나비 날개의 구조에 주목했다. 다공성 구조를 만들기 위한 기존 방법은 기공 크기를 정확하게 조절하지 못한다는 한계가 있는데 연구팀은 실리카 나노 입자를 이용한 용액 공정을 통해 기공의 크기를 쉽고 정확하게 조절할 수 있는 기술을 개발했다. 또한 레이저 간섭 리소그래피를 이용해 나노 수준의 주기적인 격자 구조를 개발했다.

기존 척추동물 유전체에서 수천 개의 유전자 조립 오류 발견

농생대 김희발 교수팀은 유전체와 함께 협업해 기존에 조립된 표준유전체로부터 수천 개의 유전자 조립 오류를 발견했다. 그동안 표준유전체 자료는 그 자체로 무결해야 한다는 것을 학계에 강조해왔으나, 표준유전체 전반에 포함된 오류의 양과 유형을 계측한 연구는 찾아보기 힘들었다. 이번 연구는 향후 진화학, 의학, 뇌과학 분야 등 생물학의 많은 부분이 유전체 빅데이터를 바탕으로 연구될 것이며, 기존의 표준유전체에 만연해 있는 오류를 선제적으로 발견함에 따라 향후 국내외 표준유전체 구축의 방향성을 제시한다는 점에서 의미하는 바가 크다.

빛나는 분자로 숨은 바이러스를 찾다

화학부 이동환 교수 연구팀은 세포 소기관인 소포체 내의 미세한 환경 변화를 감지해 바이러스에 감염된 세포에서만 밝게 빛나는 형광체를 개발, 이를 통해 세포 수준에서 조류인플루엔자를 검출하는 방법을 발명했다. 스트레스를 받은 세포는 잘못 접힌 단백질들이 내부에 쌓이며, 제2형 당뇨병, 퇴행성 신경질환 등과 관련된 중요한 세포 내 생리학적 반응이 일어난다. 이점에 착안한 유세포 분석법을 통해 바이러스에 감염된 세포와 정상 세포에서의 EliF 분자 형광을 비교해서 조류인플루엔자 바이러스 감염 초기에 세포 수준에서는 형광 세기가 증가함을 관찰했다.

‘주의집중 3요소’의 뇌 인지기능 규명

생명과학부 김형 교수 연구팀은 눈 움직임 기반 인지행동 패러다임과 인지행동 컴퓨터 모델링을 통해 인간이 주위 물체들에 주의집중을 하게 만드는 인간의 ‘주의집중 3요소’와 그 기능을 세계 최초로 밝혔다. 눈 움직임 기반 인지행동 패러다임의 개발은 인간 뇌 기능 연구 및 인지장애 진단을 손쉽게 할 수 있는 중요한 토대를 마련할 수 있다. 본 연구에서는 학습된 물체의 가치 기억을 바탕으로 물체들을 응시하는 눈 움직임을 통해 주의집중 필수요소인 물체의 고유한 시각적 특징, 학습된 물체가치, 가치가 높든 낮든 기존에 의미가 있는 물체에 이끌리는 동기가 특정 물체에 주의집중을 하게 만든다는 것을 밝혔다.

빠르고 정확한 유전체 희귀변이 연관성 분석 방법 개발

데이터사이언스대학원 이승근 교수 연구팀이 바이오뱅크의 대규모 시퀀싱 데이터에서 희귀유전자 분석을 가능하게 하는 새로운 방법을 개발했다. 대규모 유전체 시퀀싱 데이터는 질병과 연관된 희귀유전변이 발견을 가능하게 해 질병 위험도 예측 및 치료법 발견에 기여할 것으로 기대됐다. 하지만 이러한 대규모 데이터의 분석방법, 특히 희귀유전 변이와 질병과의 관계를 테스트하는 방법은 잘 정립돼 있지 않다. 연구팀이 개발한 SAIGE-GENE 방법은 계산 시간과 메모리 사용량을 최대 1,400배 및 30배 향상시켰으며, 가설검정도 정확하게 수행한다.

신체활동과 관련된 유전적 배경의 발견 및 질병 예방

엉덩이가 무거운 사람이 있는 반면, 한시도 제자리에서 쉬지 못하는 사람이 있다. 그동안 신체활동도 유전될 수 있다는 사실은 알려져 있었지만 이러한 활동과 관련된 형질에 영향을 미치는 메커니즘에 대해서는 연구가 이뤄지지 않았다. 통계학과 박태성 교수 연구팀은 신체활동의 생물학적 근거를 확인하기 위해 전 세계의 51개 연구팀과 함께 공동 연구를 수행했다. 이번 연구에서 총 703,901명의 유전 자료를 통합해 대규모 전장유전체 상관분석연구 메타분석을 수행했다. 연구 결과 신체활동 정도와 연관된 99개의 유전자 좌위를 발견했으며, 추후 진행될 연구들에 대해 의미 있는 선행 연구 결과를 제공했다.

두통, 치매 위험에 대한 독립적인 예측인자로 활용 가능성 보여

치매는 치료가 어려운 질환이기에 치매 위험인자의 식별을 통한 예방에 많은 연구가 이뤄지고 있다. 치의학대학원 구강내과진단학교실 박지운 교수 및 예방치학교실 조현재 교수 연구팀은 편두통, 긴장형두통 및 상세 불명의 두통 등 원발성 두통에서 치매와의 연관성을 파악했다. 두통의 종류와 상관없이 두통이 있는 경우 모든 유형의 치매 위험성이 높아지는 것을 확인했으며, 긴장형두통과 편두통은 치매에 대해 약 18%의 위험성을, 그 외의 상세 불명의 원발성 두통은 약 15%의 위험성을 올리는 것으로 나타났다.

피로도 저감을 위한 홀로그래픽 디스플레이 시각 인지 요소 규명

전기정보공학부 이병호 교수 연구팀은 3차원 홀로그래픽 디스플레이를 볼 때 초점 조절 반응이 제한되는 원인을 규명하고 이를 해결하는 방안을 제시했다. 홀로그래픽 디스플레이는 3차원 영상의 해상도를 높이는 과정에서 3차원 영상이 되려 2차원처럼 밋밋하게 보이거나 좁쌀을 뿌려놓은 것처럼 얼룩덜룩하게 보일 수 있다. 연구진은 홀로그래픽 3차원 영상을 볼 때 초점을 맞추기 힘든 이유가 바로 이 때문임을 밝혔다. 이는 ‘홀로그래픽 디스플레이는 자연스러운 초점 조절 반응을 유발한다’라는 널리 알려진 명제를 반박하는 연구이기도 하다.