한국과학기술원(KAIST)은 9월 23일 브리핑에서 조광현 교수(생명화학공학과) 연구팀이 세포 안 유전자 조절 네트워크의 자연 동역학을 활용해 최소한의 일시적 자극으로 세포 운명을 바꾸는 기술 NUDGE를 개발했다고 밝혔다. 논문은 9월 14일 PNAS에 온라인 게재됐다.
원리
NUDGE(Natural Dynamics Control of Gene Regulatory Networks)는 세포 내 주요 유전자 상호작용을 논리·수리 모델로 표현한 뒤, 현재 상태에서 원하는 상태로 보내는 최소 제어 인자를 찾는다. 유전자를 계속 켜 두는 방식이 아니라, 이미 존재하는 attractor를 이용해 잠깐 밀어 주고 손을 떼는 전략이다.
성능 지표
문헌에 보고된 63개 네트워크에 적용했을 때 내부 평가에서 90% 이상에서 오차 0.01 미만, 최소 개입 조합 식별 성공률 약 83%를 주장한다. 수치는 계산 결과이며 실험실 검증은 별도다.
생물학적 사례
심근세포 분화, 알레르기 관련 mast cell 운명, 항염증성 대식세포 전환 세 가지에 적용해 기존에 알려진 조절자를 재현했고, 면역 반응 다양성을 유지하면서 염증을 줄이는 전략도 제시했다. 공동 제1저자 페리오 브라흐마나, 코빈 호퍼, 우정 이(박사과정)가 참여했다.
의미와 한계
재생의료·면역치료 업계는 ‘얼마나 오래 유전자를 켜 두는가’를 규제·GMP 관점에서 묻는다. NUDGE는 펄스형 접근의 후보 실험을 고르는 도구로 포지셔닝한다. 다만 배달·크로마틴 상태 등 변수로 실패할 수 있어, 인체 적용은 아직 논의 단계다.
앞으로
대학병원과의 대식세포 모델 협업, 산학 라이선스 여부가 다음 관측 포인트다. 정부 뇌·바이오 프로젝트 예산 설명 자료에도 계산 기반 세포 제어 사례로 올라올 수 있다. 논문 DOI(10.1073/pnas.2604777123)는 해외 공동연구자가 펄스 타이밍 실험을 재현할 때 인용할 고정 주소다.
KAIST 홍보팀은 영문 보도자료에 CRISPR 상시 활성화와 NUDGE 펄스를 비교하는 도식을 넣었고, 기술이전센터가 벤처에 배포할 수 있는 자료로 활용 중이다. 논문 제목 ‘Uncovering minimal control of cell fate by natural dynamics’는 이론·실험 겸비 인력 채용 방향을 보여 준다.