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제10회 POSTECH-KAIST 학생대제전 ‘푸른 용의 역습’
- 23~24일 KAIST서 열려 -
- 역대전적 4승 4패. 대한민국 최고 과학두뇌, ‘과학전쟁’ 돌입 -
작년 카포전에서 아쉽게 패배했던 KAIST가 올해에는 대대적인 반격에 나선다.
KAIST는 23~24일 이틀간 대전 본원에서 양교 학생 2천여 명이 참석한 가운데
‘제10회 POSTECH-KAIST 학생대제전’(이하 포카전)‘을 개최한다고 22일 밝혔다
‘사이언스 워(Science War)’란 명칭으로도 잘 알려져 있는 ‘포카전’은 지난 2002년 KAIST와 POSTECH이 양교 학생들의 활발한 교류와 과학기술에 대한 국민들의 관심을 높이기 위해 시작됐다. 이 대회는 1년마다 치르는 정기교류전인데 지난 2009년에는 신종플루로 취소돼 올해로 10회째를 맞는다.
‘포카전’은 매년 9월 중순 개최되며 대회 명칭은 어느 학교에서 열리느냐에 따라 결정된다. 주관대학을 뒤에 표기하는 원칙에 따라 올해는 KAIST에서 열리기 때문에 포카전이라 부른다.
국내 최고 이공계 두뇌들이 참가하는 행사에 걸맞게 △해킹대회, 과학퀴즈, 인공지능 프로그래밍 대회, 스타크래프트 게임 등 과학경기와 △축구, 야구, 농구 등 운동경기 등 7개 종목에서 두뇌 대결을 펼친다.
총 800점 중 많은 점수를 차지하는 쪽이 우승을 차지한다. 현재까지 4승 4패로 양측이 박빙의 승부를 펼치고 있어 이번 대회에 더욱 관심이 집중되고 있다.
이밖에 부대행사로는 양교 동아리별 교류시간과 응원단 공연, 초청가수(다이나믹 듀오) 공연 등이 마련돼 있다.
또 대회 첫날 밤 오후 11시부터 다음 날 새벽 2시까지 양교 학생들의 친목을 위해 맥주파티 행사를 열고 새로운 인연을 찾는 기회도 갖는데 입장료는 3,000원이다.
KAIST 서남표 총장은 “우리나라 최고의 과학기술 선도대학인 양교가 화합과 선의의 경쟁을 벌이는 제10회 POSTECH -KAIST 학생대제전이 열리게 된 것을 매우 기쁘게 생각한다”며 “우리의 역사와 전통을 더욱 빛낼 수 있도록 이번 제전에서도 그동안 갈고 닦은 실력을 마음껏 펼칠 수 있기를 바란다”라고 말했다.
한편, 행사 후 모든 경기 동영상은 KAIST 교육 방송국 홈페이지
http://voki.kaist.ac.kr)에서도 볼 수 있다.
2011.09.22
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KAIST, BK21 최상위 평가 받아
우리 학교 BK21 6개 사업단(팀)이 작년에 이어 매년 실시하는 연차평가에서 최상위 성적을 받았다.
이것은 우리 대학이 참여한 총 13개 사업단(팀) 가운데 46%가 최상위 성적을 기록한 것으로 내실적인 면에서 최고수준이라는 평가다.
우리대학은 2단계 두뇌한국(BK) 21 사업에서 과학기술분야 8개 사업단, 인문사회분야 1개 사업단, 소규모 핵심분야 4개 사업팀, 총 13개 사업단(팀)으로 사업을 수행하고 있다. 그 중 과학기술분야 4개 사업단, 인문사회분야 1개 사업단, 핵심분야 1개 사업팀이 이번 평가에서 최우수 성적을 거두었다.
또한 BK21전자통신기술사업단(정보기술), 재료사업단(재료), 수학인재양성사업단(수학), 원자력수소사업팀(원자력공학), U-city실헌을 위한 Service Engineering(산업공학)에 대한 연구사업팀이 각 분야에서 2위를 기록하였다.
한편, 2단계 두뇌한국(BK) 21사업은 2006년부터 2012년까지 7년간 석•박사 대학원생 및 신진연구인력(post-doc 등)을 지원하여 세계수준의 연구중심대학 및 지역 우수대학원 육성을 통한 고급 연구개발 선도인력 양성을 주요 목표로 하는 사업이다.
※최우수 평가분야
▪ 기계분야: 카이스트 가치제조 기계사업단(기계항공시스템학부)
▪ 화공분야: 화학공학사업단(생명화학공학과)
▪ 물리분야: 선도물리교육사업단(물리학과)
▪ 생물분야: 한국과학기술원 BK21생물사업단(생명과학과)
▪ 디자인분야: 인간중심 기술혁신 디자인 교육연구단(산업디자인학과)▪ 생명/컴퓨터공학분야: 바이오의료 정보기술 사업팀(바이오및뇌공학과)
2011.09.01
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빛을 이용해 뇌로 약물을 전달한다
KAIST 최철희 교수팀, 신경약물전달 신기술 세계 최초 개발
뇌혈관은 혈뇌장벽이라는 특수한 구조로 이루어져 있는데, 레이저로 혈뇌장벽의 투과성을 조절하여 투여된 약물을 뇌로 안전하게 전달하는 기술이 국내 연구진에 의해 세계 최초로 개발됐다.
이번 연구는 교육과학기술부의 ‘21세기 프론티어 뇌기능활용 및 뇌질환 치료기술개발사업단’(단장 김경진)의 지원을 받아 우리학교 최철희(바이오 및 뇌공학과․43) 교수팀 주도로 수행되었다.
혈뇌장벽은 대사와 관련된 물질은 통과시키고 그 밖의 물질은 통과시키지 않는 기능을 함으로써 약물이 뇌로 전달되는 것이 어려웠다.
이런 기능 때문에 우수한 효능을 가진 약물조차 대부분 차단되어 실제로 환자에게 적용할 수 없는 경우가 많아, 약물의 효능을 최대한 유지하면서 혈뇌장벽을 어떻게 통과시키느냐가 이 분야 연구의 핵심과제였다.
원활한 약물 전달을 위해 약물의 구조를 변경하거나 머리에 작은 구멍을 내고 약물을 주사하는 방법도 시도되었지만 고비용과 위험성으로 널리 응용되지 못하고 있었다.
최 교수팀은 기존 기술의 한계를 극복하기 위해 극초단파 레이저빔을 1000분의 1초 동안 뇌혈관벽에 쬐어주는 방법으로 혈뇌장벽의 기능을 일시적으로 차단함으로써 약물을 원하는 부위에 안전하게 도달할 수 있게 하는 신개념 약물전달기술을 개발했다.
레이저 빔을 약물이 들어있는 혈관에 쬐이면 혈뇌장벽이 일시적으로 자극을 받아 수도관이 새는 것 같은 현상을 일으켜 약물이 혈관 밖으로 흘러나와 뇌신경계 등으로 전달된다. 정지된 기능은 몇 분 뒤 다시 제 기능을 되찾는다.
최 교수는 “이번 연구는 새로운 신경약물전달의 원천기술을 확립하였다는 점과, 레이저를 이용한 안정적인 생체 기능 조절 기반기술을 구축하였다는 점에서 커다란 의미가 있다”며, “앞으로 이 기술을 세포 수준으로 영역을 확대하는 한편 후속 임상 연구를 통해 실용화할 계획”이라고 밝혔다.
연구 결과는 신경약물전달 원천기술로서 특허 출원 중이며 세계적 저명 학술지인 미국 국립과학원 회보(2011.05.16자)에 게재됐다.
레이저를 이용하여 뇌혈관의 기능을 조절함으로써 원하는 뇌 부위에 안정적으로 약물을 전달할 수 있는 원천기술
2011.05.26
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이수영 칼럼 뇌가 원하는 "학습 순서"
이수영 전기및전자공학과 교수가
조선일보 2011년 5월 20일(금)자 칼럼을 실었다.
제목: 뇌가 원하는 "학습 순서"
신문: 조선일보
저자: 이수영 전기및전자공학과 교수
일시: 2011년 5월 20일(금)
기사보기: [일사일언] 뇌가 원하는 "학습 순서"
2011.05.20
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장영신 애경그룹 회장, KAIST에 30억 기부
애경그룹이 국가 과학 발전을 위해 사용해 달라며 KAIST에 발전기금 30억 원을 전달하고, 2일 서남표 총장과 장영신 회장이 전달식을 가졌다.
애경그룹 장영신 회장은 “국가의 미래를 이끌어 갈 이공계 고급두뇌 양성에 KAIST가 더욱 힘써 주길 바란다. 그리고 KAIST가 세계 최고의 과학기술대학으로 발전하는데 도움이 되었으면 한다”며 발전기금을 전달했다.
또한, 장 회장은 “이 돈이 KAIST학생의 안정적인 학업환경조성, 복지향상 등에 사용되길 바란다” 고 밝혔다.
장 회장의 취지에 따라 KAIST는 애경그룹의 기부금을 촉망받는 젊은 과학기술 인재양성을 위해 활용할 계획이다.
이공계 출신 여성CEO인 장 회장은 1950년대 혼란기에 국비장학생으로 미국 유학길에 올라 필라델피아 소재 체스넛힐 대학에서 화학을 전공했으며, 이를 바탕으로 애경그룹내 애경유화, 애경화학, AK켐텍, 코스파 등 화학회사를 일궜으며, 애경그룹을 화학, 유통(AK플라자),생활(애경산업), 항공(제주항공)에 이르는 건실한 대그룹으로 키워냈다.
2011.05.02
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새로운 생체시계 유전자 기능 밝혀내다
- 최준호 교수팀 4년간의 결실, 네이처지 2월호 게재 -
교육과학기술부(장관 이주호)는 24시간을 주기로 반복적으로 일어나는 행동 유형의 하나인 일주기성 생체리듬을 조절하는 새로운 유전자(투엔티-포, Twenty-four)와 이 유전자의 기능 메커니즘이 국내 연구진에 의해 세계 최초로 밝혀졌다고 발표했다.
투엔티-포는 ‘21세기 프론티어 뇌기능활용 및 뇌질환치료기술개발사업’(사업단장 김경진)의 지원을 받은 KAIST 생명과학과 최준호(58)교수·이종빈(30)박사 팀이 미국 노스웨스턴대학교 신경생물학과 라비 알라다 교수·임정훈 박사 팀과의 국제 공동연구를 통해 발견한 것으로 세계 최고 권위의 과학학술지인 ‘네이처(Nature)" 2월호(2011년2월17일자)에 게재됐다.
동 논문의 공동 주저자인 이종빈, 임정훈 박사는 KAIST에서 수학한 국내박사 출신(지도교수 최준호)으로 현재 박사후 연구원으로 동 연구에 참여하고 있으며, 이번 성과는 국내에서 양성한 신진연구원이 주도했다는 점에서 큰 의의를 지닌다.
연구팀에 따르면 형질 전환 초파리를 대상으로 지난 4년간 행동 유형을 실험한 결과 뇌의 생체리듬을 주관하는 신경세포에서 기존에 알려지지 않은 새로운 유전자인 투엔티-포가 존재한다는 사실을 알아냈다.
기존의 생체리듬에 관여하는 유전자들이 DNA에서 mRNA(전령RNA)로 바뀌는 과정(전사단계 : Transcription)에서 작용하는 것과 달리 투엔티-포는 전사단계의 다음단계인 mRNA가 리보솜에서 단백질로 만들어지는 단계에서 작용한다. 특히 투엔티-포는 생체리듬을 조절하는 중요한 유전자인 피리어드(Period) 단백질*에 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다.
* 피리어드(Period) 단백질 : 생체 시계 세포들은 외부 자극없이 스스로 돌아가는 분자적 시계 구조를 신경세포마다 가지고 있는데, 피리어드는 이러한 분자적 시계의 구성 유전자 중 하나임. 피리어드 단백질은 생체 시계의 중심 유전자인 클락(Clock)에 의한 전사 활성을 억제 시키는 역할을 함
이는 유전자의 기능을 밝히는 실험을 통해 이 유전자가 만드는 단백질이 신경세포에서 어떻게 기능을 하는지 과학적으로 증명한 것이다. 이번 발견은 기존의 생체리듬에 관여하는 각종 유전자의 작용 메커니즘과 전혀 다른 것으로 생체리듬의 연구 분야에서는 획기적인 일로 평가받고 있다.
이 연구 결과는 앞으로 인간을 포함한 고등생물체의 수면장애·시차적응·식사활동·생리현상 등 일주기성 생체리듬의 문제를 해소하는 방안을 찾는데 중요한 열쇠가 될 것으로 전망된다.
최준호 교수는 “생체리듬의 조절이 유전자의 번역단계에서도 이루어지고 있음을 밝혀 생체시계의 새로운 작용 메커니즘을 찾아냈다는 점에서 연구 결과의 의미가 크다”고 말했다.
연구팀이 새 유전자의 이름을 투엔티-포(Twenty-four)라고 붙인 것은 일주기성(24시간)에 부합하고 유전자 기호 번호(CG4857)를 합한 숫자가 24라는 점에 착안한 것이다.
2011.02.16
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가상 암세포 실험을 통한 암 전이 핵심회로 규명
- 생체시스템 모델링 및 바이오시뮬레이션 연구의 새로운 가능성을 제시 -
우리학교는 바이오 및 뇌 공학과 조광현교수 연구팀이 IT와 BT의 융합연구인 시스템생물학 연구에 기반을 둔 ‘가상 암세포’ 실험을 통해 암 전이를 유발하는 핵심 분자회로를 규명했다고 14일 밝혔다.
이번 연구를 통해 알킵(RKIP)이 매개가 되는 암 전이 조절과정과 핵심회로가 규명됐다. 이로써 향후 이를 표적으로 하는 항암제 개발 등 IT를 이용한 생명과학 응용연구의 중요한 발판을 마련하게 됐다.
특히, 융합연구를 통해 생체시스템 모델링 및 바이오시뮬레이션 연구의 새로운 가능성을 제시하게 됐다.
상피세포가 중간엽세포로 변화하는 과정은 종양세포의 전이단계에서 일어나는 매우 중요한 과정이다. 이 과정의 주요 특징 가운데 하나는 세포 간 결합을 조절하는 단백질인 이카드헤린(E-cadherin)의 양이 급격히 줄어드는 것이다.
이카드헤린의 발현량은 어크(ERK)와 윈트(Wnt)가 포함된 다양한 신호전달경로에 의해 조절되는 것으로 알려져 있다. 하지만, 이들 신호전달경로는 다중결합 피드백회로에 의해 서로 복잡하게 얽혀 있어 실험적인 방법으로는 이들의 동역학 특성과 숨겨진 조절 메커니즘을 분석하는 것이 매우 어려운 것으로 여겨져 왔다.
조광현 교수 연구팀은 이에 대한 수학모형을 개발하고 대규모 컴퓨터시뮬레이션 분석을 통해 이들 결합 피드백회로의 복잡한 상호작용으로 인해 일어날 수 있는 다양한 생명현상을 규명했다.
또한, 어크에 의한 알킵(RKIP) 인산화와 스네일(Snail)에 의한 알킵 전사억제 과정으로 구성된 결합 양성피드백 회로가 임계점 이상의 자극세기에서만 이카드헤린이 급격하게 발현되도록 조절함으로써 외부 노이즈에 강건한 스위칭 동작을 유발한다는 것을 규명했다.
아울러 알킵이 스네일과 슬러그(Slug)의 발현을 억제함으로써 이카드헤린의 발현이 증가되고, 이 때문에 전이과정이 억제될 수 있음을 보였다.
지금까지 전이를 일으키는 종양세포에서 알킵의 발현이 현저하게 감소되었다는 많은 임상적 보고가 있었지만, 그 근본적인 메커니즘은 알려져 있지 않았다.
한편, 이번 연구는 교육과학기술부가 지원하는 한국연구재단의 도약연구사업과 기초연구실육성사업으로 수행됐으며, 연구결과는 순수 컴퓨터시뮬레이션 결과임에도 이례적으로 동물 또는 임상실험의 결과가 주로 게재되는 암 전문 학술지 ‘캔서 리서치(Cancer Research)’지 9월 1일자에 게재됐다.
<그림설명>암 전이과정을 조절하는 세포내 분자들 간의 다중결합 피드백 회로의 동역학 특성 및 조절메커니즘의 분석결과. 이 그림은 암 전이 조절회로에 대한 개념도와 시뮬레이션 분석에 사용된 방법 및 결과를 설명한 것이다.
A. 암 전이과정을 조절하는 세포내 주요 신호전달 네트워크의 예시.
B. 전자공학적 논리회로 분석기법을 이용해 암전이 조절회로를 정량적으로 모사하고 핵심 메커니즘을 분석하는 과정.C. 대규모 컴퓨터시뮬레이션 분석을 통해 알킵에 의해 매개되는 결합양성 피드백 회로가 노이즈가 주어지더라도 강건하게 이카드헤린의 스위칭 동작을 유발함을 보이는 예시.
<용어설명>
◯중간엽세포: 발생단계의 중배엽에서 기원된 결합조직세포로서 여러 다른 결합조직세포로 분화할 수 있는 능력이 있는 세포.
◯EMT: 상피세포가 중간엽세포로 변화하는 과정(Epithelial Mesenchymal Transition).
◯어크(ERK): 세포의 유사분열 신호를 전달하는 단백질의 한 종류.
◯윈트(Wnt): 세포의 유사분열 신호를 전달하는 단백질의 한 종류. 특히 배아의 발생단계에서 중요한 역할을 함.
◯이카드헤린(E-cadherin): 세포 접합에 중요한 역할을 하는 단백질의 한 종류.
◯알킵(RKIP): 유사분열 신호를 조절하는 단백질의 한 종류. 특히, 암의 전이과정에서 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있음.
◯스네일(Snail): 이카드헤린의 발현을 억제함으로써 암 전이 과정을 촉진시키는 역할을 하는 단백질.
◯분자회로: 세포내 유전자, 단백질 등의 분자간 상호작용을 나타낸 회로
◯상피세포: 동물의 몸 표면이나 내장기관의 내부 표면을 덮고 있는 세포
◯전이단계: 암이 다른 부위로 퍼지는 단계
◯다중결합 피드백회로: 피드백회로가 2개 이상 중첩된 구조
2010.09.14
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KAIST, BK21 최상위 평가받아
우리학교 BK21 6개 사업단(팀)이 매년 실시하는 연차평가에서 최상위 성적을 받았다.
또 13개 참여 사업단(팀)의 46%가 최상위 성적을 기록하는 등 내실적인 면에서도 최고 수준으로 평가받았다.
우리대학은 2단계 두뇌한국(BK) 21 사업에서 과학기술분야 8개 사업단, 인문사회분야 1개 사업단, 소규모 핵심분야 4개 사업팀, 총 13개 사업단(팀)으로 사업을 수행하고 있다. 그 중 과학기술분야 3개 사업단, 인문사회분야 1개 사업단, 핵심분야 2개 사업팀이 이번에 최우수 성적을 거두었다.
또한 화학공학사업단(화학공학), 선도물리교육사업단(물리학), BK21 생물사업단(생물)이 각 분야에서 2위를 기록하였다.
한편, 2단계 두뇌한국(BK) 21사업은 2006년부터 2012년까지 7년간 석·박사 대학원생 및 신진연구인력(post-doc 등)을 지원하여 세계수준의 연구중심대학 및 지역 우수대학원 육성을 통한 고급 연구개발 선도인력 양성을 주요 목표로 하는 사업이다.
※최우수 평가분야
▪ IT분야: 전자통신기술사업단(전기및전자공학과)
▪ 기계분야: 카이스트 가치제조 기계사업단(기계항공시스템학부)
▪ 수학분야: 수학인재양성사업단(수리과학과)
▪ 디자인분야: 인간중심 기술혁신 디자인 교육연구단(산업디자인학과)
▪ 생명/컴퓨터공학분야: 바이오의료 정보기술 사업팀(바이오및뇌공학과)
▪ 산업공학분야: U-city실현을 위한 Service Engineering에 대한 연구사업팀
(산업및시스템공학과)
2010.09.08
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정재승칼럼 책 읽는 뇌가 아름답다
정재승 바이오 및 뇌공학과 교수가
동아일보 2010년 7월 13일(화)자 칼럼을 실었다.
제목: 책 읽는 뇌가 아름답다
신문: 동아일보
저자: 정재승 바이오 및 뇌공학과 교수
일시: 2010년 7월 13일 (화)
기사보기: 책 읽는 뇌가 아름답다
2010.07.13
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순수 국내 박사,KAIST 교수와 싱가폴 국가연구소 책임연구원 동시 임용
- KAIST 출신 순수 국내박사로서 박사후 과정도 국내서 밟아- KAIST의 개혁적인 국제화 노력으로 6개월씩 양 기관 겸임 근무
지난해 10월 우리대학 바이오및뇌공학과에 임용된 최정균(崔正均, 34) 교수가 동시에 싱가폴의 대표적 정부연구소인 싱가폴 게놈연구소(Genome Institute of Singapore, GIS) 책임연구원으로 최근 초빙돼 화제다.
최 교수는 대한민국 최고의 연구중심대학 KAIST와 싱가폴의 세계적인 정부출연연구소인 GIS를 잇는 국가간 학연 협동연구를 양 측에 건의해 1년에 6개월씩 양 기관에서 근무한다. 6개월씩 해외 기관에서의 겸임을 허가하는 것은 국내 대학에서는 매우 이례적인 일이다.
2004년 생명과학과 유욱준 교수 연구실에서 박사학위를 받은 최 교수는 학사와 석사과정도 KAIST에서 공부한 순수 국내박사다. 이후 생명공학연구원의 김상수 박사(현, 숭실대학교 생명정보학과 교수) 연구실과 연세대학교의 김영준 교수 연구실에서 연구를 계속했다.
해외에서 박사후과정(Post Doc)을 밟는 일반적인 경우와는 달리 국내에서 연구를 계속한 최 교수는 최근 각광을 받고 있는 생물학 분야인 후성 유전체학에 생물정보학 기술을 접목하여 유전학 분야 최고 권위지인 네이처 유전학(Nature Genetics)지에 2편을 포함해 세계적인 수준의 연구 결과를 내놨다.
최 교수는 “KAIST의 개혁적이고 융통성 있는 정책과 국제화에 대한 노력의 일환이라고 생각한다“ 며 ”KAIST의 우수한 학생들에게 GIS의 뛰어난 연구시설과 기반은 훌륭한 국제 경험이 될 뿐 아니라 연구에 있어 커다란 시너지 효과를 낼 수 있을 것“이라고 기대했다.
GIS는 싱가폴 바이오 산업관련 정부투자연구소들과 글라소스미스클라인, 노바티스를 비롯한 세계적인 제약회사와 연구개발 센터가 모여 있는 생명과학 복합단지인 바이오폴리스에 위치한 최첨단 국가연구소다. 인간 게놈 위원회(Human Genome Organization, HUGO)의 회장으로서 세계 게놈 연구의 흐름을 주도하고 있는 에디슨 리우(Edison Liu)의 리더십 아래, 국내에서 찾기 힘든 최첨단 연구 장비들을 대량 보유하고 이에 필요한 인력과 시설을 효과적으로 운영하여 세계 수준의 게놈 연구 결과들을 내놓고 있다.
최 박사는 “생명과학 분야, 특히 융합 생물학에 대한 정부의 적극적이고 지속적인 투자와 미국, 인도, 중국, 유럽 등 세계 각국에서 모여든 과학자들로 가득한 국제적 인재풀이 싱가폴 국가연구소들의 최대 강점” 이라며 “창의력과 열정을 가진 KAIST의 교수진과 학생들과의 협력연구의 가교 역할을 통하여 세계적인 연구 결과를 내놓을 것”이라고 포부를 밝혔다.
최 교수의 연구소 임용은 외국 박사학위나 박사후 과정 경험이 없이 순수하게 국내에서 연구하여 외국에 진출한 성공적인 사례로 볼 수 있다.
바이오및뇌공학과 김동섭 학과장 “국제화를 위해서 해외 학자 혹은 해외의 경험 있는 학자들을 불러들이는 것이 그 동안 국제화의 한 방향이었다면, 이제 국제적 수준이 된 국내 학문역량을 발판으로 국내에서 훈련된 연구자들이 해외로 진출해 국제 협력연구의 접목점 역할을 하는 새로운 방향의 국제화도 필요하다”라고 말한다.
바이오및뇌공학과는 생물학, 전자공학, 기계공학, 전산학, 물리학, 화학 등 거의 모든 기초 및 공학 분야의 융합과 접목을 지향하는 최첨단 분야의 15명의 교수진으로 구성되어 있다.
지난 2001년 바이오융합 분야의 육성을 당부하며 당시 국내최고 기부액인 300억 원을 KAIST에 기부한 정문술 이사장의 뜻에 따라 설립되어 현재 상기분야 국내 최대 규모의 학과로서 활발한 연구 및 교육 활동을 수행하고 있다.
2010.03.17
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매미와 개구리는 지휘자없이 어떻게 합창할까
나무위의 매미와 논두렁의 개구리는 지휘자 없이 어떻게 합창할까? 이와 관련해서, KAIST 바이오 및 뇌공학과의 조광현 교수는 생명체의 동기화된 주기적 진동신호의 생성원리를 최근 규명했다. 나무에 붙어있는 많은 반딧불들의 동시다발적인 깜빡임, 매미들의 조율된 울음소리, 뇌신경세포들간의 전기신호, 세포내 분자들의 농도변화에 이르기까지 생명체는 다양한 형태의 주기적 진동신호 교환을 통해 정보를 전달하는데, 이들은 놀랍게도 정확히 동일한 위상(phase)으로 동기화되곤 한다. 이는 마치 오케스트라에서 지휘자 없이도 모든 연주가 일정한 박자에 맞춰 이루어지는 것과 같다.
어떻게 생명체의 여러 주기적 진동신호들이 그러한 동기화를 이루는가?
우리학교 바이오및뇌공학과 조광현(曺光鉉) 교수 연구팀이 대규모 가상세포(virtual cell)실험을 통해 생명체의 다양한 주기적 진동(oscillation)신호들이 동기화(synchronization)되는 보편적인 원리를 규명했다.
曺교수팀은 이번 연구를 통해 여러 독립적인 주기적 진동신호들은 양성피드백(positive feedback)을 통해 서로의 위상에 영향을 줘 하나의 동일한 위상으로 수렴되는 현상을 밝혀냈다.
특히 양성피드백은 이중활성(double activation) 또는 이중억제(double inhibition)의 구조로 구현된다. 이중활성피드백은 연결시간지연이 짧을 때, 이중억제피드백은 연결시간지연이 길 때 보다 안정적인 신호동기화를 가능하게 했다.
또한, 노이즈(noise) 교란이 있을 때 이중활성피드백은 진동신호의 주기보다 진폭을 안정적으로 유지하는 반면 이중억제피드백은 연결강도에 불규칙한 변화가 주어졌을 때 일정한 주기와 진폭을 유지시켜줬다. 현존하는 대부분의 현상들이 이러한 원칙을 따르고 있었다.
이번에 규명된 원리는 생체내 주기적 진동신호의 동기화가 교란될 때 발생하는 뇌질환 등 여러 질병의 원인을 새롭게 조명하는 계기를 마련할 것으로 기대된다.
이번 연구는 기존 생명과학의 난제에 대해 IT융합기술인 시스템생물학(Systems Biology) 연구를 통해 해답을 제시할 수 있음을 보여줬으며, 향후 생명과학 연구에 있어서 가상세포실험의 무한한 가능성을 제시했다.
曺교수는 “생명체는 복잡하게 얽혀있는 것으로 보이는 네트워크속에 이와 같이 정교한 진화적 설계원리를 간직하고 있었다”며 “이러한 규칙들은 임의로 수많은 디지털 진동자들을 만들어 인공진화를 통해 신호의 동기화 현상을 관측하였을 때에도 마찬가지로 성립된다는 흥미로운 사실을 확인했다”고 말했다.
이 연구는 교육과학기술부가 지원하는 한국연구재단 연구사업의 일환으로 수행되었으며, 연구결과는 세포생물학 분야 권위지인 세포과학저널(Journal of Cell Science) 2010년 1월 26일자 온라인판에 게재됐다.
세포생물학 실험결과만을 출판하는 이 저널에 순수 컴퓨터시뮬레이션만으로 수행된 가상세포실험 연구결과가 게재된 것은 매우 이례적인 일이다.
인터넷주소: http://jcs.biologists.org/cgi/content/abstract/jcs.060061v1
<용어설명>◯ 양성피드백(positive feedback): 서로 연결되어 있는 두 요소 사이에 어느 하나의 변화가 결과적으로 스스로를 동일한 방향으로 더욱 변화시키는 형태의 연결구조.
<사진설명>◯ 설명: A: 서로 상호작용하는 두 생체신호 진동자(oscillator)들의 예시. B: 이중활성 양성피드백으로 연결된 진동자들. C: 이중억제 양성피드백으로 연결된 진동자들. D: 연결강도에 따라 진동신호 동기화에 소요되는 시간. E: 연결강도 증가에 따라 점차 진동신호 동기화가 되어가는 모습의 예시 (좌측의 비동기화 진동신호들이 점차 우측의 동기화된 진동신호들로 변화되어 가는 과정을 나타냄).
2010.02.02
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KAIST-KIST, 연구 및 기술 교류협력 MOU
우리대학(총장 서남표)과 KIST(원장 한홍택)가 지난 25일 오후 4시, 대전의 KAIST 본관 제1회의실에서 ‘연구 및 기술 교류협력’을 위한 상호협력 양해각서(MOU)를 체결했다.
우리나라 최고의 이공계 종합대학과 최고의 이공계 종합연구소인 양 기관은 이번 협정을 통해 △공동연구, 공동교육 및 위탁연구 수행 △ 뇌연구 분야 공동연구를 위한 연구센터 설치 △연구시설 및 장비의 공동 활용 △연구인력 교류 △학술 및 기술 정보 교환 등 관심 분야에 상호 협력하기로 했다.
KAIST 서남표 총장은 “40여년의 축적된 연구경험과 역량을 보유한 대한민국 최고의 연구기관인 KIST와 KAIST가 다양한 분야에서 교류·협력을 이뤄질 것 기대한다.”라고 말했다.
특히, 양 기관은 이번 협정을 통해 뇌연구 분야에서 큰 진전을 이룰 것으로 기대하고 있다.
* KIST(한국과학기술연구원)
1966년 설립된 우리나라 최고의 이공계 종합연구기관
* KAIST(한국과학기술원) 1971년 설립된 우리나라 최고의 이공계 종합대학교
2010.01.26
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