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이욱 연구실

인하대학교 컴퓨터공학과

이욱 교수

이욱 연구실

컴퓨터공학과 이욱

이욱 연구실은 컴퓨터공학과를 기반으로 생물정보처리 및 바이오데이터 분석 분야에서 선도적인 연구를 수행하고 있습니다. 본 연구실은 다양한 생물학적 데이터, 특히 다중 오믹스 데이터와 의료 영상 데이터를 통합적으로 분석하여 암, 신경질환 등 복잡한 질병의 분자적 메커니즘을 규명하는 데 주력하고 있습니다. 암 유전체 연구에서는 mRNA 발현, DNA 메틸화, 카피넘버 변이, 마이크로RNA 등 다양한 오믹스 데이터를 통합하여 환자 맞춤형 및 그룹 맞춤형 유전자 네트워크를 구축하는 혁신적인 방법론을 개발하였습니다. 이를 통해 암 환자 개개인의 특이적인 유전자 상호작용을 규명하고, 예후 예측에 유용한 유전자 쌍을 도출하여 정밀의료 실현에 기여하고 있습니다. 또한, 단백질-핵산 상호작용 예측을 위한 기계학습 기반 알고리즘(랜덤 포레스트, SVM 등)을 개발하여, RNA 압타머 탐색, 단백질 결합 부위 예측 등 신약 개발 및 생화학적 실험의 효율성을 크게 향상시키고 있습니다. 이러한 기술은 후보 서열의 탐색 공간을 효과적으로 줄이고, 실험적 검증에 소요되는 시간과 비용을 절감하는 데 기여합니다. 신경질환 분야에서는 뇌 영상 데이터(확산 텐서 영상 등)와 생화학적 바이오마커(α-synuclein 등)를 결합한 진단 모델을 개발하여 파킨슨병, 알츠하이머병 등 퇴행성 뇌질환의 조기 진단 및 예후 예측에 실질적인 도움을 주고 있습니다. 또한, 유전자 발현 데이터와 뇌 영상 데이터를 통합 분석하여 질환 관련 유전자 및 신경섬유 경로의 특징을 규명하는 연구도 활발히 진행 중입니다. 이욱 연구실은 생물정보처리, 기계학습, 의료영상 분석 등 다양한 첨단 기술을 융합하여, 정밀의료 및 맞춤형 치료 개발, 신약 후보 물질 탐색, 질병 진단 및 예후 예측 등 생명과학 및 의생명공학 분야의 다양한 문제 해결에 앞장서고 있습니다.

생물정보처리 및 다중 오믹스 데이터 기반 암 유전체 네트워크 분석
이욱 연구실은 생물정보처리 분야에서 특히 다중 오믹스 데이터를 활용한 암 유전체 네트워크 분석에 중점을 두고 있습니다. 암은 유전적, 환경적 요인이 복합적으로 작용하는 매우 이질적인 질병으로, 동일한 암 유형 내에서도 환자마다 치료 반응과 예후가 크게 다를 수 있습니다. 이에 따라 개별 환자의 분자적 특성을 정밀하게 분석하는 것이 효과적인 치료법 개발에 필수적입니다. 연구실에서는 mRNA 발현, 카피넘버 변이, DNA 메틸화, 마이크로RNA 발현 등 다양한 오믹스 데이터를 통합하여 환자 맞춤형 및 그룹 맞춤형 유전자 네트워크를 구축하는 새로운 방법론을 개발하였습니다. 기존의 단일 오믹스 데이터 기반 네트워크 분석과 달리, 다중 오믹스 데이터를 활용함으로써 더욱 정확하고 정보량이 풍부한 유전자 네트워크를 생성할 수 있습니다. 이를 통해 암 환자 개개인 혹은 환자 그룹의 특이적인 유전자 상호작용을 규명하고, 예측 정확도를 높이는 데 성공하였습니다. 이러한 연구는 암 환자별 맞춤 치료 전략 수립에 중요한 기초 자료를 제공하며, 향후 다양한 암 유형에 대한 정밀의료 실현에 기여할 것으로 기대됩니다. 또한, 연구 결과는 유전자 네트워크 내에서 예후 예측에 유용한 유전자 쌍을 도출하는 데 활용되어, 환자 생존 예측 및 치료법 선택에 실질적인 도움을 줄 수 있습니다.
단백질-핵산 상호작용 예측 및 바이오마커 기반 신경질환 진단
이욱 연구실은 단백질-핵산(특히 단백질-RNA, 단백질-DNA) 상호작용 예측을 위한 기계학습 기반 알고리즘 개발에 주력하고 있습니다. RNA 압타머와 표적 단백질 간의 결합을 예측하는 랜덤 포레스트 모델, 서열 기반의 단백질 결합 부위 예측 SVM 모델 등 다양한 기계학습 기법을 적용하여, 신약 개발 및 생화학적 실험의 효율성을 크게 향상시키고 있습니다. 이러한 기술은 후보 압타머 서열의 탐색 공간을 효과적으로 줄이고, 실험적 검증에 소요되는 시간과 비용을 절감하는 데 기여합니다. 또한, 연구실은 신경질환(파킨슨병, 알츠하이머병 등)의 조기 진단을 위한 바이오마커 및 영상 데이터 분석에도 활발히 참여하고 있습니다. 예를 들어, 뇌척수액 내 α-synuclein 단백질 수치와 확산 텐서 영상(FA, MO 등) 정보를 결합하여 파킨슨병 진단 모델을 개발하였으며, 알츠하이머병의 경우 확산 텐서 이미징(DTI)과 유전자 발현 데이터를 통합 분석하여 질환 관련 유전자 및 신경섬유 경로의 특징을 규명하였습니다. 이러한 연구는 신경질환의 조기 진단과 예후 예측, 그리고 신약 후보 물질 탐색에 실질적인 도움을 주고 있습니다. 더불어, 단백질-핵산 상호작용 예측 기술은 생명과학 및 의생명공학 분야에서 다양한 응용 가능성을 지니고 있어, 향후 정밀의료 및 맞춤형 치료 개발에 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다.
1
Constructing cancer patient-specific and group-specific gene networks with multi-omics data
Lee, W (Lee, Wook), Huang, DS (Huang, De-Shuang), Han, K (Han, Kyungsook)
BMC MEDICAL GENOMICS, 2020
2
Constructive Prediction of Potential RNA Aptamers for a Protein Target
Lee, W (Lee, Wook), Han, K (Han, Kyungsook)
IEEE-ACM TRANSACTIONS ON COMPUTATIONAL BIOLOGY AND BIOINFORMATICS, 2020
3
Finding prognostic gene pairs for cancer from patient-specific gene networks
Park, B (Park, Byungkyu), Lee, W (Lee, Wook), Park, I (Park, Inhee), Han, K (Han, Kyungsook)
BMC MEDICAL GENOMICS, 2019
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[Ezbaro] SW중심대학(1단계 3차년도) 연구수당
정보통신기획평가원(IITP)
2024년 ~ 2024년 12월
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[Ezbaro] SW중심대학(2차년도) 연구수당
정보통신기획평가원(IITP)
2023년 ~ 2023년 12월
3
[Ezbaro] SW중심대학(1차년도)
정보통신기획평가원(IITP)
2022년 04월 ~ 2022년 12월