방두희 연구실
연세대학교 화학과
방두희 교수
올리고뉴클레오타이드 합성
잉크젯 기반 DNA 합성
3D 프린팅 DNA 기판
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방두희 연구실
연세대학교 화학과 방두희 교수
방두희 연구실은 DNA·RNA의 합성, 라이브러리 제작, 후성유전 및 종양 관련 신호의 enrichment 기반 분석을 화학적 처리 관점에서 수행합니다. 3D 프린팅과 잉크젯 기반 DNA 합성 장치로 고밀도 올리고 합성 기판을 제작하며, crude lysate에서 단일 튜브로 3′-end mRNA 라이브러리를 구성하는 BOLT-seq과 장치 없이 연속 유체에서 단일세포 전사체를 포착하는 Onepot-Seq을 확보하고 있습니다. 또한 5hmC 및 CpG 메틸화의 선택적 라벨링·증폭과 PCR 오류 완화 전략을 통해 저입력 임상 시료에서도 분자표지의 위치·빈도를 정확히 재현하는 기술을 보유하고 있습니다.
올리고뉴클레오타이드 합성잉크젯 기반 DNA 합성3D 프린팅 DNA 기판단일세포 전사체 시퀀싱저비용 RNA‑seq 라이브러리 제작
대표 연구 분야
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액체생검 기반 조기암 진단 및 MRD 검출 연구
Liquid biopsy-based early cancer detection and MRD identification research
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액체생검 기반 조기암 진단 및 MRD 검출 연구
Liquid biopsy-based early cancer detection and MRD identification research
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Enrichment 기반 후성유전 표지 및 희귀 변이 고정밀 분석 연구
Enrichment-based high-precision epigenetic mark and rare variant analysis research
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초저비용 DNA 합성 장치 및 대량 전사체·단일세포 라이브러리 제작 연구
Low-cost DNA synthesis instrumentation and scalable bulk-to-single-cell transcriptome library prepar
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연구 성과 추이
표시된 성과는 수집된 데이터 기준으로 산출되며, 일부 차이가 있을 수 있습니다.
주요 논문
5
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1
Article
|
인용수 0
·
2025Correcting errors in PCR-derived libraries for rare allele detection by reconstructing parental and daughter strand information
Hyeonseob Lim, Soyeong Jun, Taehoon Kim, Ji Hyun Lee, Duhee Bang
IF 5.8 (2025)
Communications Biology
분자 바코딩 방법은 액체 생검 표본에서 드물게 존재하는 순환 종양 DNA를 고감도로 검출할 수 있게 해준다. 많은 방법은 하이브리드 캡처 이전에 분자 바코드를 DNA에 라이게이션하여, 시발 분자를 회수할 수 있도록 한다. 중합효소 연쇄반응(PCR) 기반 방법을 개발하면 더 저비용이고 노동 집약도가 낮은 검출을 가능하게 할 수 있으나, 분자 정체성을 추적하는 데에는 어려움이 있는데, 이는 각 사이클마다 새로운 바코드가 기존 바코드를 덮어써서(오버라이트) 되기 때문이다. 여기서는 증폭자(amplicon) 시퀀싱에서 오류 감소를 위한 동료-대-동료(peer-to-peer) 네트워크에서 유래한 식별자를 기반으로 한 민감한 유전자형 판별 방법 SPIDER-seq를 제시하고, 오버라이트된 바코드를 사용하는 PCR 유래 라이브러리를 통해 분자 정체성 추적을 가능하게 한다. SPIDER-seq는 연속된 일반 PCR 사이클 2회만으로도 0.125%까지 낮은 빈도의 돌연변이를 검출했으며, 동료-대-동료 네트워크에서의 오류 패턴을 체계적으로 분석하였다. 본 방법은 다양한 암과 관련된 돌연변이를 신속히 검출하는 데 기여할 수 있다.
https://doi.org/10.1038/s42003-025-08537-3
Daughter
Allele
Genetics
Biology
Genealogy
Computer science
Evolutionary biology
Gene
History
2
Article
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인용수 3
·
2024Cost and time-efficient construction of a 3′-end mRNA library from unpurified bulk RNA in a single tube
Jungwon Choi, Jungheun Hyun, Jieun Hyun, Jae-Hee Kim, Ji Hyun Lee, Duhee Bang
IF 12.9 (2024)
Experimental & Molecular Medicine
탁월하게 정확한 전사체(proteome) 프로파일링 방법인 RNA 시퀀싱(RNA-seq)의 주요 단점은 높은 비용과 낮은 확장성이다. 여기서는 거친 세포 용해액(crude cell lysate)에서 정제 없이 대량의 3'-말단 mRNA를 사용하여 수행하는, BOLT-seq(단일 포트(single poT)에서 세포 용해액의 벌크 전사체(Bulk transcriptOme profiling of cell Lysate) 프로파일링)라 불리는 고도로 확장 가능하고 비용 효율적인 전사체 프로파일링 방법을 보고한다. BOLT-seq 동안 RNA/DNA 하이브리드는 직접적으로 태그먼테이션(tagmentation)에 подвер(g. subjected)되며, 2차 가닥 cDNA 합성과 RNA 정제가 생략되어, 손으로 수행하는 시간 2시간 내에 라이브러리를 구축할 수 있다. BOLT-seq는 작용기전(mechanisms of action)과 의도된 표적(intended targets)에 따라 소분자 약물을 군집화하는 데 성공적으로 사용되었다. BOLT-seq는 대체적인 라이브러리 구축 및 전사체 프로파일링 방법들과 효과적으로 경쟁한다.
https://doi.org/10.1038/s12276-024-01164-8
RNA
Messenger RNA
Tube (container)
Chemistry
Materials science
Biochemistry
Composite material
Gene
3
Article
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인용수 3
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2023EBS-seq: enrichment-based method for accurate analysis of 5-hydroxymethylcytosine at single-base resolution
Jaywon Lee, Dongin Lee, Hwang‐Phill Kim, Tae‐You Kim, Duhee Bang
IF 4.8 (2023)
Clinical Epigenetics
배경: 증가하는 연구들은 5-하이드록시메틸사이토신(5hmC)을 중요한 후성유전학적 표지로 강조해 왔다. 5hmC를 검출하기 위한 고해상도 방법은 높은 시퀀싱 깊이를 필요로 하며, 따라서 비용이 많이 든다. 많은 연구에서 농축(enrichment) 기반 방법을 사용하여 5hmC를 검출해 왔으나, 기존의 농축 기반 방법은 해상도가 제한적이다. 이러한 한계를 극복하기 위해, 우리는 고해상도 방법과 농축 기반 방법의 장점을 결합하여 단일 염기 해상도로 5hmC를 검출하면서도 비용 효율적인 방법인 EBS-seq를 개발하였다.
결과: EBS-seq는 5hmC에 대한 선택적 표지, 시토신 및 5-메틸사이토신의 탈아미노화, 표지된 5hmC의 풀다운(pull-down), 그리고 DNA 증폭 과정에서의 C-to-T 전환을 사용한다. 이 방법을 이용하여 HEK293T 세포 및 두 개의 결장직장암 샘플에서 5hmC를 프로파일링하였다. 기존의 농축 기반 5hmC 검출법과 비교할 때, EBS-seq는 5hmC 신호를 단일 염기 해상도로 국소화함으로써 5hmC 신호를 향상시켰다. 또한 EBS-seq는 CpG 섬 및 CpG shore와 같은, 신호 왜곡이 발생할 수 있는 CpG-고밀도 영역에서 5hmC 수준을 결정할 수 있었다. EBS-seq와 ACE-seq를 통한 기존의 고해상도 5hmC 검출을 비교한 결과, EBS-seq가 5hmC 부위를 찾는 데 더 효과적임을 확인하였다. EBS-seq를 사용하여 HEK293T 세포와 결장직장암 샘플 모두에서 유전자 발현과 유전자-바디 5hmC 함량 간에 강한 연관성을 발견하였다.
결론: EBS-seq는 5hmC를 포함하는 DNA 단편을 동시에 농축하고 5hmC 신호를 단일 염기 해상도로 국소화하기 때문에, 5hmC 검출을 위한 신뢰할 수 있고 비용 효율적인 방법이다. 이 방법은 암 조직과 같이 5hmC 수준이 낮아 도전적인 임상 샘플에서 5hmC 검출을 위한 유망한 선택지이다.
https://doi.org/10.1186/s13148-023-01451-7
5-Hydroxymethylcytosine
Human genetics
Base (topology)
Computational biology
Resolution (logic)
Computer science
Biology
Genetics
Mathematics
Artificial intelligence
최신 정부 과제
36
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1
2024년 4월-2027년 4월
|247,180,000원혈액기반 조기 암진단을 위한 미탐험(unexplored) 피처(feature)들의 발굴과 멀티 피처 알고리듬 개발
(1) 혈액기반 조기 암진단을 위한 미탐험(unexplored) 피처(feature)들의 발굴과 멀티 피처 알고리즘 개발(2) ucfDNA의 전장 유전체 메틸화 시퀀싱을 통해 ucfDNA의 다양한 분자적 feature를 연구하고 이를 이용한 높은 민감도의 방광암 검출 기술 개발(3) 혈액의 cfDNA와 소변의 ucfDNA 전장 유전체 메틸화 시퀀싱 데이터 ...
단일세포 메틸화 시퀀싱
종양 융합 유전자 진단
종양 미생물 진단
비뇨기암 유전체 분석
다중 암진단
2
2023년 3월-2025년 12월
|240,000,000원초저비용 전사체 시퀀싱 기반 약물 스크리닝 플랫폼 개발
▷ 세포 전사체 NGS 기반 약물 스크리닝을 통해 약물의 효과를 정밀검증 할 수있도록, 분석 비용을 기존에 비해 300배 낮추어 약물 당 1달러 수준의 전사체 NGS 기반 약물 스크리닝 플랫폼 개발을 목표로 함1. KRAS 타겟 약물 스크리닝을 테스트베드로 활용하여 플랫폼의 유용성을 검증2. 약물에 반응하는 세포의 전사체 NGS 데이터 분석을 위한 소프트웨...
세포 분석
약물 스크리닝
전사체 분석
실험 시간 및 비용 절감
분석 비용 절감
3
주관|
2023년 3월-2025년 12월
|225,000,000원초저비용 전사체 시퀀싱 기반 약물 스크리닝 플랫폼 개발
▷ 1년차 연구: 96 well에서 세포의 약물 스크리닝 대한 저렴한 전사체 분석 기술 개발
● 전사체 시퀀싱 기반 약물 스크리닝의 구현에 필요한 최적의 효소/시약 생산 기술 확보
● 단백질 엔지니어링을 통해 전사체 분석용 효소의 반응 효율 극대화 작업
● 전사체 시퀀싱 라이브러리 생산에 필요한 효소 반응 최적화 작업
● 차세대 시퀀싱을 위한 전사체 라이브러리의 준비 실험 단계 축소 및 실험 시간 단축 및 분석 소프트웨어 개발
● 전사체 시퀀싱을 약물 스크리닝에 활용할 수준의 실험 시간 축소를 위한 실험 단계 간편화 방법 개발
● 전사체 데이터에 기반한 약물 효능 평가 소프트웨어 개발
● 자동화 기기에 적합한 손쉬운 전사체기반 약물 스크리닝 실험 방법 개발
● 기존 전사체 분석실험의 복잡성으로 인해 자동화 구현의 어려움을 극복하기 위해, 다양한 자동화 기기에 손쉽게 적용할 수 있도록 실험과정의 단순화 디자인
▷ 2년차 연구: 우리가 개발할 전사체 NGS 기반 약물 스크리닝 기술에 대한 테스트베드로서 KRAS 타겟 약물 스크리닝
● 약물 라이브러리와 KRAS 유전자 변이 세포주를 활용하여 전사체 분석을 통한 KRAS 관련 신호전달 과정 분석
● 약물 라이브러리를 이용하여, KRAS 돌연변이가 포함된 세포주를 활용하여 세포의 전사체 변화 분석을 통한 세포 내 단백질 신호전달 분석
● 세포 전사체 변화 분석을 통한 마커 유전자 변화 분석 및 약물 효능 평가
● 자동화 기기에 최적화한 단순한 전사체 분석 전처리 실험과정을 이용한 KRAS 타겟 약물 스크리닝
● 자동화 기기에 전사체 라이브러리 실험 방법을 적용하여 실험 검증 및 진행
● 10,000여개 KRAS 타겟 약물을 자동화 기기를 통해 스크리닝을 진행하여 전사체 라이브러리 제작 및 세포 전사체 변화 분석을 통해 Kras 단백질 타겟 약물 선별 및 분석
세포 분석
약물 스크리닝
전사체 분석
실험 시간 및 비용 절감
분석 비용 절감
최신 특허
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전체 특허
전사체 라이브러리 제조 방법 및 이를 이용한 전사체 분석 방법
상태
공개출원연도
2024출원번호
1020240178410세포유리 DNA를 이용한 관상동맥 측부순환 예측용 바이오마커 조성물, 키트 및 정보제공방법
상태
공개출원연도
2023출원번호
1020257003780연속적인 매질에서 세포간 구획화를 하지 않는 방식의 단일세포 전사체 분석방법
상태
등록출원연도
2022출원번호
1020220094685