제약회사 연구원의 블로그

우리는 더 많은 것을 발견하게 되었을까, 아니면 더 많은 것을 해석하게 되었을까오랫동안 생명과학 연구는 하나의 전형적인 흐름을 따랐다.연구자는 먼저 가설(hypothesis)을 세운다.특정 단백질이 질병에 관여할 것이라고 생각한다.특정 효소가 약물 반응을 조절할 것이라고 예상한다.그리고 그 가설을 검증하기 위한 실험을 설계한다.이러한 방식은 지금도 과학의 기본 구조다.하지만 Metabolomics가 등장하면서 상황이 조금 달라졌다.특히 고해상도 LC-MS/MS 기반 Untargeted Metabolomics가 발전하면서 연구자들은 이전에는 불가능했던 질문을 하기 시작했다."우리가 무엇을 찾아야 하는지 모른다면?""아예 가설 없이 데이터를 보면 어떨까?""질병이 우리에게 알려주지 않은 변화는 무엇일까?"이..

환자의 상태를 측정하는 것일까, 아니면 샘플이 변한 결과를 측정하는 것일까임상 연구에서 Metabolomics가 주목받기 시작한 이유는 비교적 명확하다.유전자(genome)는 가능성을 보여준다.전사체(transcriptome)는 반응을 보여준다.단백질체(proteome)는 기능의 일부를 보여준다.하지만 대사체(metabolome)는 현재 상태(state)를 보여준다.환자가 지금 어떤 생리학적 상태에 있는지,질병이 실제로 어떤 영향을 주고 있는지,약물이 실제로 어떤 변화를 만들고 있는지,가장 직접적으로 반영하는 계층이 대사체라고 여겨진다.실제로 임상 현장에서 사용하는 검사들만 봐도 그렇다.혈당(glucose),젖산(lactate),크레아티닌(creatinine),콜레스테롤(cholesterol),중성지방(..

LC-MS/MS가 아무리 좋아도 내부 표준이 틀리면 정량은 흔들린다Metabolomics 분석을 처음 시작하면 대부분의 관심은 질량분석기(MS)에 집중된다.어떤 장비를 사용하는가.Orbitrap인가, QTOF인가, Triple Quad인가.Resolution은 얼마인가.Mass accuracy는 어느 수준인가.물론 모두 중요하다.하지만 실제 정량 데이터를 오래 다루다 보면 연구자들은 조금 다른 사실을 깨닫게 된다.좋은 데이터와 나쁜 데이터를 가르는 가장 큰 차이 중 하나는 의외로 내부 표준(Internal Standard, IS) 선택에서 시작된다는 점이다.실제로 LC-MS/MS 기반 정량 분석에서 가장 위험한 상황은 장비가 고장 난 경우가 아니다.오히려 장비는 정상적으로 동작하고 있는데 내부 표준이 분..

분석 전 단계에서 이미 결과는 달라지고 있을 수 있다Metabolomics 연구를 처음 시작하면 대부분의 관심은 LC-MS 조건에 쏠린다.어떤 컬럼을 사용할 것인가.Gradient는 어떻게 설정할 것인가.ESI polarity는 무엇을 선택할 것인가.MS resolution은 얼마로 설정할 것인가.실제로 수개월 동안 method development에 시간을 투자하는 경우도 흔하다.하지만 경험이 쌓일수록 연구자들은 조금 다른 사실을 깨닫게 된다.결과를 가장 크게 바꾸는 요인은 때때로 LC-MS가 아니다.오히려 분석기가 켜지기도 전에 이미 결과가 달라져 있는 경우가 있다.바로 샘플 보관(sample storage) 때문이다.Metabolomics는 본질적으로 매우 불안정한 분자를 다룬다.Proteomics..

같은 샘플인데 왜 연구자마다 전혀 다른 생물학을 발견할까Proteomics, Metabolomics, Lipidomics 연구를 처음 시작하는 사람들은 흔히 이렇게 생각한다.분석 결과는 샘플 안에 이미 존재하는 생물학적 정보를 보여주는 것이라고.즉 질병군과 대조군의 차이는 원래 존재하고 있었고, LC-MS/MS는 그것을 단순히 읽어내는 장비라고 생각한다.물론 어느 정도는 맞는 말이다.하지만 실제 Omics 연구를 오래 하다 보면 조금 불편한 사실을 발견하게 된다.우리가 얻는 결과는 샘플이 가진 정보만으로 결정되지 않는다.어떤 전처리(preprocessing)를 선택했는가에 따라 결과 자체가 달라질 수 있다.더 정확히 말하면, 같은 raw data를 가지고도 연구자마다 전혀 다른 생물학적 결론에 도달할 수..

왜 논문에서는 분명히 보였던 바이오마커와 메커니즘이 다른 연구에서는 사라질까Proteomics 분야에서 오랫동안 일하다 보면 한 가지 이상한 경험을 반복하게 된다.논문에서는 매우 강력해 보였던 결과가 있다.p-value는 충분히 낮다.Fold change도 크다.Volcano plot도 깔끔하다.Pathway enrichment도 설득력 있다.논문 결론은 명확하다.특정 단백질은 질병의 핵심 바이오마커이며, 특정 pathway는 질병 발생의 중심 메커니즘이라고 주장한다.그런데 몇 달 뒤 다른 연구실에서 비슷한 실험을 수행한다.결과는 예상과 다르다.중요하다고 했던 단백질은 보이지 않는다.Pathway도 재현되지 않는다.Hub protein도 달라진다.심지어 같은 연구실에서 같은 실험을 반복해도 결과가 달라지..

데이터를 더 많이 모았는데 왜 진실에서 더 멀어질 수 있을까몇 년 전까지만 해도 하나의 omics 데이터만 확보해도 상당히 큰 연구였다.Transcriptomics만 수행하거나,Proteomics만 수행하거나,Metabolomics만 수행해도 충분히 논문이 나올 수 있었다.하지만 최근에는 상황이 완전히 달라졌다.이제는 다음과 같은 조합이 흔하다.Transcriptomics + ProteomicsProteomics + MetabolomicsTranscriptomics + Proteomics + PhosphoproteomicsGenomics + Transcriptomics + Proteomics + Metabolomics이른바 Multi-omics integration 시대다.연구자들은 자연스럽게 생각한다...

단백질 변화는 메커니즘의 증거가 아니라, 메커니즘을 추정하기 위한 단서일 뿐이다Proteomics 연구를 하다 보면 매우 익숙한 흐름이 있다.질병군과 대조군을 비교한다.수천 개의 단백질 중 일부가 유의하게 변화한다.Pathway enrichment를 수행한다.Network analysis를 수행한다.그리고 마지막에 이런 결론이 등장한다."본 연구 결과는 PI3K-AKT signaling pathway가 질병 진행을 유도함을 시사한다.""Protein X가 염증 반응을 조절하는 핵심 메커니즘으로 확인되었다.""Mitochondrial dysfunction이 주요 병인 기전으로 작용한다."논문을 읽는 입장에서는 매우 자연스럽게 느껴진다.실제로 많은 연구가 이런 구조를 가지고 있다.문제는 여기서 사용되는 "m..