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연구보고서 기본정보

세포군의 복잡계 물리 현상

연구보고서 개요

기관명, 공개여부, 사업명, 과제명, 과제고유번호, 보고서유형, 발행국가, 언어, 발행년월, 과제시작년도 순으로 구성된 표입니다.
기관명 NDSL
공개여부
사업명
과제명(한글)
과제명(영어)
과제고유번호
보고서유형 report
발행국가
언어
발행년월 2022-03-01
과제시작년도

연구보고서 개요

주관연구기관, 연구책임자, 주관부처, 사업관리기관, 내용, 목차, 초록, 원문URL, 첨부파일 순으로 구성된 표입니다.
주관연구기관 고려대학교
연구책임자 이경진
주관부처
사업관리기관
내용
목차
초록 □ 연구개요 복잡계 물리학(비선형동력학, 비평형통계물리학, 네트워크 이론)의 연구 패러다임과 첨단의 생물 및 물리학적 기술과 방법으로, 기존에 파악 또는 설명되지 못했던 생명 현상들에 (역학의 관점으로) 새로운 차원의 이해를 가져다주는 것이다. 본 과제에서 다루어질 생명현상 및 이슈들은 크게 세 가지로 다음과 같다: 첫째, 진핵세포 군집의 집단적 거동 양상 이해, 둘째, 생체시계 SCN의 구조 및 역학이해, 셋째, (자발적으로 burst 역학을 보이는) 신경세포망의 역학 및 기억 이해. □ 연구 목표대비 연구결과 “생명현상”이란 역학이다, 움직임의 역학이며 시공간에 펼쳐지는 생화학반응의 역학이다. 역학적 요소가 없는 생명이란 없으며, 생명현상에 대한 근본적인 이해는 이들의 역학에 대한 분석 없이 완성될 수 없다. “생명현상의 역학”이란 비단 세포들의 물리적 이동(움직임)에 국한된 이슈가 아니다. 고등생명체의 뇌는 다양한 기관들과 이들의 위계(hierachical) 조직들로 구성되어 있고, 이들은 결국 신경세포들로 구성된다. 뇌의 인지기능, 기억, 사고/판단/제어 능력은 신경세포들의 (전기적“neural spike” 의 상호교신을 통한) 협동적 역학에 따라 이루어진다. 뇌 기능 이해의 근본적 어려움은 이 역학의 복잡성에 있으며, 이에 대한 과학적 이해의 부재에 있다. 이렇듯, 모든 “생명현상”은 상호작용하는 세포들의 역학적 과정이라 볼 수 있다. 한편, 이들의 역학은 비평형 상황에서 일어나며, 비선형적이며, 대개 (다체계의 문제로) 수많은 자유도를 가진다. 본 연구과제에서는 복잡계의 물리학과 첨단의 실험 방법 및 기술을 동원하여 위 '연구 개요'에서 제시된 세 가지 내용을 연구 계획하였고, 제안된 연구 내용들을 매우 성공적으로 진행하였다 자평한다. 수행된 연구 결과는 New J. Phys., Sci. Reports, PLOS Comp. Biol.등 관련분야 국제적으로 유명한 학술지 다 수에 출판되었거나, 현재 출판 준비중에 있다. 핵심적인 연구 결과 내용을 정리하자면 다음과 같다. ● 유방암 세포 집단 내에서의 세포 거동을 세포와 세포 사이의 상호작용의 관점에서 분석 및 이해 ● 노화세포와 정상세포 사이의 상호작용 interfacial 에너지 평가 ● 생체 조직 변화에 있어 노화세포의 능동적 역할 분석 ● 생체시계 세포들의 cell-to-cell 연결 네트워크 분석 ● 신경세포 네트워크의 burst 발화 패턴과 네트워크의 그래프 특이적인 구조 연관성 분석 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) ● 세포덩어리 내부에서 나타나는 세포들의 다양한 이동 양상 및 구조 변화에 대한 보편적 특성 이해 ● 암세포 증식 및 전이에서 나타나는 집단 거동양상 원인 파악과 이를 바탕으로 암전이관련 의료/제약 기술 개발의 이론적 기초 제공 ● 생체시계의 역학 및 네트워크에 대한 이해를 바탕으로 이와 관련된 다양한 질병 (예, 수면 장애를 비롯한 다양한 생체 일주기성 리듬 질환)에 대한 원천적인 이해 제공 ● 동기화된 버스트의 다양성에 대한 근본적인 이해 그리고 이를 바탕으로 뇌 질환 (예, 간질, 파킨슨씨 병)의 예방 및 치유에 대한 새로운 아이디어를 제공 (출처 : 연구결과 요약문 2p)
원문URL http://click.ndsl.kr/servlet/OpenAPIDetailView?keyValue=03553784&target=REPORT&cn=TRKO202200013378
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