135 편의 논문
시스템 생물학은 생명 현상을 단순한 부품의 나열이 아닌, 복잡한 상호작용을 하는 하나의 거대한 시스템으로 바라봅니다. 유전자, 단백질, 세포가 어떻게 조화를 이루며 생명을 만들어내는지 수학적이고 계산적인 방법으로 탐구하여, 의학과 생명공학의 새로운 지평을 열고 있습니다.
Gist.Science 는 생리학 및 분자생물학 분야의 선구적인 연구 자료인 bioRxiv 에 매일 업로드되는 시스템 생물학 관련 프리프린트를 모두 수집하여 정리합니다. 우리는 이 논문들을 전문 용어에 익숙하지 않은 분들을 위한 쉬운 요약과 연구자들에게 필요한 상세한 기술적 설명 두 가지 버전으로 제공하여, 누구나 최신 연구 동향을 쉽게 파악할 수 있도록 돕습니다.
아래에는 bioRxiv 에서 최신으로 올라온 시스템 생물학 분야의 논문 목록이 정리되어 있습니다.
이 논문은 손으로 작성된 규칙에 의존하던 기존 종양 미세환경 시뮬레이션의 한계를 극복하고, 대규모 언어 모델 (LLM) 을 인지 핵심으로 활용하여 세포 간 상호작용을 재현하고 간접 유전적 변이를 감지하며 치료 반응을 예측하는 새로운 에이전트 기반 프레임워크 'CellSwarm'을 제안합니다.
이 논문은 베이지안 개인화 순위 (BPR) 모델, Phydon 성장 모델, 그리고 대형 언어 모델 (LLM) 을 통합하여 미생물의 기질 선호도를 예측하고 실험을 자율적으로 설계·분석할 수 있는 '미생물 웹 에이전트 (Web of Microbes Agent)'를 개발하여 미생물 배양, 마이크로바이옴 공학 및 환경 미생물학 분야에 혁신적인 도구를 제시했습니다.
이 논문은 통합 오믹스 분석을 통해 대장 상피세포의 분화와 악성화에 있어 아라키돈산과 모노불포화 지방산의 인산이노시톨 종 교체 및 관련 전사 네트워크의 핵심적 역할을 규명하고, 암 발생 시 이러한 지질 재구성과 분화 프로그램이 상실됨을 밝혔습니다.
이 연구는 다중 오믹스 기법을 활용하여 FSGS 의 진행 과정에서 보체 활성화가 포도세포와 편평상피세포 (PEC) 의 신호 전달 변화를 유발하고, 이로 인해 세포 간 상호작용이 교란되며 사구체 및 간질 섬유화가 진행된다는 새로운 병리기전을 규명했습니다.
이 논문은 상용 재료를 활용한 광리소그래피 기법을 통해 밀폐된 마이크로유체 장치 내부의 유리 및 PDMS 표면에 DNA, 단백질, 금 나노입자 등 다양한 물질을 정밀하게 패터닝할 수 있는 다목적 방법을 제시하고, 공유결합과 비공유결합 DNA 패터닝의 특성을 비교 분석합니다.
이 논문은 골육종과 간질 줄기세포가 공존하는 복잡한 환경에서 세포의 분열, 이동, 상호작용을 정밀하게 추적하고 계보도를 생성하기 위해 맞춤형 오픈 멀티에이전트 시스템과 확장 칼만 필터를 결합한 새로운 알고리즘을 제안하고 그 유효성을 입증합니다.
이 연구는 공간 및 단일세포 전사체 분석을 통해 셀리악병에서 BMP 와 WNT 를 생성하는 간엽세포 간의 거리 감소로 인해 장세포가 다양한 구획 프로그램을 동시에 발현하는 새로운 정체성을 획득하고 위장 세포와 유사한 전이를 겪는다는 것을 규명했습니다.
이 논문은 NetLogo 플랫폼을 활용한 에이전트 기반 모델을 통해 액틴 중합의 주요 단계를 재현하고, F-액틴 필라멘트의 글로벌 트레드밀링 및 핵형성과 신장 간의 경쟁이라는 두 가지 주요 패턴을 성공적으로 시뮬레이션하여 복잡한 분자 메커니즘 연구에 유효한 도구임을 입증했습니다.
이 논문은 단일 세포 프로테오믹스의 한계를 극복하기 위해 개발된 계산적 디컨볼루션 방법과 효모 집단 모델을 활용하여, 대량 프로테오믹스 데이터에서 세포 주기 의존적 단백질 역동성을 정밀하게 규명하고 563 개의 관련 단백질을 식별함으로써 세포 주기별 대사 활동의 변화를 규명한 연구입니다.
이 논문은 대사 상태(ATP 수준)와 조절 제어를 양방향으로 결합함으로써 명시적인 프로그래밍 없이도 경로 전환 및 조직 특이적 약물 축적과 같은 적응적 세포 행동의 인 실리코(in silico) 재현을 가능하게 하여, 창발적 임계 역학 및 자발적 항상성을 달성하는 새로운 계산 형식인 신호 계층적 페트리 넷(Signal Hierarchical Petri Nets)을 소개한다.