• KSBB Journal
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• 제20권2호
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• pp.71-75
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• 2005

2D-Gel 이미지간의 유사성을 기준으로 생물학적인 시료가 프로테옴 수준에서 유사성의 정도와 서로 다른 단백질 스팟을 파악해 낼 수 있다. 그러나 생물학적인 시료는 개체간 변화가 크고 2차원 전기영동장치의 재현성의 한계로 인하여 비교가 어려운 경우가 많고 의미 없는 차이점만 발견되는 경우 또한 비일비재하다. 이를 극복하기 위해서는 프로테옴 이미지간의 정렬을 통하여 정확한 비교가 가능하게 하여야한다. 본 연구에서는 이미지상의 단백질 스팟을 일일이 찾지 않고 여러 개의 원시 이미지를 동시에 정렬시키는 multiresolution-multilevel algorithm을 활용하여 소프트웨어를 개발하였다. 또 이렇게 정렬된 이미지들이 서로 얼마나 유사한지 보여주는 Phylogenetic tree를 자동으로 생성시키는 소프트웨어를 개발하였다. 이 방법을 이용하여 Fetal Alcohol Syndrome의 case와 control의 10개의 프로테옴 이미지에 대하여 클러스터링을 시도하였다. 이와 같이 2D-Gel 프로테옴 전체의 이미지를 비교하여 유사한 정도에 따라 모으는 클러스터링은 FAS 시료의 경우 case와 control 보다는 시료원의 외연적인 특징인 나이 혹은 성별에 더 의하여 의존하는 것으로 나타났다.

• 한국생물정보학회:학술대회논문집
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• 한국생물정보시스템생물학회 2002년도 제1차워크샵
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• pp.35-47
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• 2002

2D-PAGE/MALDI-TOF는 프로-테옴 연구의 중요한 실험 기법중의 하나이다. 이는 단백질의 발현 분석을 위한 방법으로, 2D-PAGE 결과로 얻어진 영상 데이터의 분석에 대한 정확도가 단백질 발현에 대한 분석 결과의 질을 결정하는 중요한 요인으로 작용한다. 2D Electrophoresis에 의한 Gel Protein Database는 현재 많은 연구자들에 의해 생산되고 있으며, 대단히 많은 데이터들이 인터넷을 통하여 접근이 가능하다. 이러한 대량 정보의 Database 활용이 가능한 상황은 2D-PAGE에 의해 생산된 Gel Image의 상호 비교에 대한 요구를 도출하였다. 본 발표에서는 영상처리 및 형태인식 기술과 2D-PAGE 연구의 결합을 주제로 하여, 2D-PAGE Gel 영상 처리 및 비교에 관련되는 전처리 (preprocessing), spot detection, feature extraction, spot matching 및 image comparison 기술을 소개한다.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2003년도 생물공학의 동향(XIII)
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• pp.746-749
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• 2003

Alignment of 2D-gel images of biological samples can visualize the difference of expression profiles and also inform us candidates of protein spots to be further analyzed. However, comparison of two proteome images between case and control does not always successfully identify differentially expressed proteins due to sample-to-sample variation. Because of poor reproducibility of 2D-gel electrophoresis, sample-by-sample variations and inconsistent electrophoresis conditions, multiple number of 2D-gel image must be processed to align each other to visualize the difference of expression profiles and to deduce the protein spots differentially expressed with reliability. Alignment of multiple 2D-Gel images and their clustering were carried out by applying various algorithms and statistical methods. In order to align multiple images, multiresolution-multilevel algorithm was found out to be suitable for fast alignment and for distorted images. Clustering of 12 different images implementing a k-means algorithm gives a phylogenetic tree of distance map of the proteomes. Microsoft Visual C++ was used to implement the algorithms in this work.

• 정보처리학회논문지B
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• 제12B권3호
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• pp.239-246
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• 2005

생물학자가 단백질을 검색하고 분석하기 위해서는 2차원 젤 전기영동(2DGE : Two Dimensional Gel Electrophoresis) 실험을 해야 한다. 실험 결과는 2차원 영상이 생성된다. 2차원 영상에서 단백질 반점의 패턴 분석을 위해 2차원 젤 영상에 펼쳐진 단백질 반점들을 영상처리를 통해 분할하고, 대조 그룹의 단백질 패턴과 비교분석을 통해 밝히고자하는 단백질 반점을 찾아내야 한다. 단백질 반점을 분할하는 알고리즘에 있어서 기존에는 가우시안 함수를 적용하였지만, 최근 들어 형태학 분리개념에 의한 Watersheds 영역기반 분할(Watersheds region-based segmentation) 알고리즘을 활용하고 있다. 그러나 Watersheds 영역기반 분할 알고리즘은 크기가 큰 영상에서 원하는 영역을 신속하게 분할한다는 장점이 있지만, 영상 화소의 그레이 값이 연속적인 경우 실제 반점의 개수 에 비해 과다분할(over-segmentation)되거나 과소분할(under-segmentation)의 문제점을 안고 있다. 이는 마커(marker) 포인트의 설정에 의해 어느 정도 해결할 수 있지만 병합(merge)과 분할(split) 과정을 반복해야 한다. 본 논문은 Watersheds 기반 계층적 이진화 기법을 적용하여 마커 드리븐 Watersheds 영상분할의 문제점을 해결하고자 한다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제16권1호
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• pp.25-31
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• 2006

Changes of CP4 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase (CP4 EPSPS) in the glyphosate-tolerant Roundup Ready soybean were examined using purified CP4 EPSPS produced in cloned Escherichia coli as a control. CP4 EPSPS in genetically modified soybean was detected by twodimensional gel electrophoresis (2-DE) and identified by matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry (MALDI-TOF MS) and electrospray ionization tandem mass spectrometry (ESI-MS/MS) with databases. CP4 EPSPS in soybean products was resolved on 2-DE by first isoelectric focusing (IEF) based on its characteristic pI of 5.1, followed by sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) based on its molecular mass of 47.5 kDa. We quantified various percentages of soybean CP4 EPSPS. The quantitative analysis was performed using a 2D software program on artificial gels with spots varying in Gaussian volumes. These results suggested that 2-DE image analysis could be used for quantitative detection of GM soybean, unlike Western blotting.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제28권6호
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• pp.788-795
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• 2015

Two dimensional-fluorescence difference gel electrophoresis (2D DIGE) is an emerging technique for comparative proteomics, which improves the reproducibility and reliability of differential protein expression analysis between samples. The purpose of this study was to investigate bovine pregnancy-specific proteins in the proteome between bovine pregnant and non-pregnant serum using DIGE technique. Serums of 2 pregnant Holstein dairy cattle at day 21 after artificial insemination and those of 2 non-pregnant were used in this study. The pre-electrophoretic labeling of pregnant and non-pregnant serum proteins were mixed with Cy3 and Cy5 fluorescent dyes, respectively, and an internal standard was labeled with Cy2. Labeled proteins with Cy2, Cy3, and Cy5 were separated together in a single gel, and then were detected by fluorescence image analyzer. The 2D DIGE method using fluorescence CyDye DIGE flour had higher sensitivity than conventional 2D gel electrophoresis, and showed reproducible results. Approximately 1,500 protein spots were detected by 2D DIGE. Several proteins showed a more than 1.5-fold up and down regulation between non-pregnant and pregnant serum proteins. The differentially expressed proteins were identified by MALDI-TOF mass spectrometer. A total 16 protein spots were detected to regulate differentially in the pregnant serum, among which 7 spots were up-regulated proteins such as conglutinin precursor, modified bovine fibrinogen and IgG1, and 6 spots were down-regulated proteins such as hemoglobin, complement component 3, bovine fibrinogen and IgG2a three spots were not identified. The identified proteins demonstrate that early pregnant bovine serum may have several pregnancy-specific proteins, and these could be a valuable information for the development of pregnancy-diagnostic markers in early pregnancy bovine serum.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제32권4호
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• pp.99-106
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• 2021

Purpose: In this study, we aimed to manufacture a patient-specific gel phantom combining three-dimensional (3D) printing and polymer gel and evaluate the radiation dose and dose profile using gel dosimetry. Methods: The patient-specific head phantom was manufactured based on the patient's computed tomography (CT) scan data to create an anatomically replicated phantom; this was then produced using a ColorJet 3D printer. A 3D polymer gel dosimeter called RTgel-100 is contained inside the 3D printing head phantom, and irradiation was performed using a 6 MV LINAC (Varian Clinac) X-ray beam, a linear accelerator for treatment. The irradiated phantom was scanned using magnetic resonance imaging (Siemens) with a magnetic field of 3 Tesla (3T) of the Korea Institute of Nuclear Medicine, and then compared the irradiated head phantom with the dose calculated by the patient's treatment planning system (TPS). Results: The comparison between the Hounsfield unit (HU) values of the CT image of the patient and those of the phantom revealed that they were almost similar. The electron density value of the patient's bone and brain was 996±167 HU and 58±15 HU, respectively, and that of the head phantom bone and brain material was 986±25 HU and 45±17 HU, respectively. The comparison of the data of TPS and 3D gel revealed that the difference in gamma index was 2%/2 mm and the passing rate was within 95%. Conclusions: 3D printing allows us to manufacture variable density phantoms for patient-specific dosimetric quality assurance (DQA), develop a customized body phantom of the patient in the future, and perform a patient-specific dosimetry with film, ion chamber, gel, and so on.

• 유전체소식지
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• 제6권1호
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• pp.24-28
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• 2006

프로테오믹스는 생물체 안에 포함되어 있는 단백질을 통합적으로 연구한다. 단백질을 동정(Protein identification)하고, 단백질의 상태를 분석(Protein characterization)하며, 단백질의 양적 변화를 관찰(Protein quantitation)한다. 단백질에 대한 분석, 특히 질량분석기에 의해 초고속으로 대량의 단백질 데이터를 생산하는 프테테오믹스의 연구는 정량적인 단백질 발현양상분석의 정확도를 높이고 분석시간을 단축하기 위해 다양한 실험기법과 데이터 분석기법을 동원하고 있다. 1) 단백질의 양적 차이나 양적 변화의 관찰은 바이오마커를 발굴하고 생명현상의 메카니즘을 규명하여 그 결과를 신약개발에 활용하기 위한 기초 연구이다. 이 글에서는 프로테오믹스 연구의 초창기부터 사용되어온 2차원 전기영동법에 의해 생성되는 2D-gel image에서의 스팟(spot)분석법과 함께, 탄뎀 질량분석기를 사용하는 ICAT, SILAC 등의 동위 원소를 사용한 라벨링(labeling) 방법, 라벨링을 하지 않는 label-free 방법 등 프로테오믹스에서의 정량분석법에 대한 기본 개념을 살펴보고, 이들에서의 데이터 분석 기술의 적용에 대해 간략히 소개하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2003년도 학술회의 논문집 정보 및 제어부문 B
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• pp.898-902
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• 2003

In this paper we proposes a new technique for identification of breast cancer by classification of proteome pattern generated from 2-D polyacrylamide gel electrophoresis (2-D PAGE) and development of cancer diagnosis system : HABIT. Proteome patterns reflect the underlying pathological state of a human organ and it is believed that the anomalies or diseases of human organs are identified by the analysis or classification of the patterns. Proteome patterns consist of quantitative information of the spots such as their size, position, and density in the proteome image produced from 2-D PAGE, for the Image mining of proteome pattern, SVM(support vector machine) and GA(genetic algorithm) are used to generate a decision model for the identification of breast cancer The decision model was then used to classify an independent set of test proteome patterns into the affecter and unaffecter classes. The proposed technique was tested by actual clinical test samples and showed a good performance of a hit ratio of 90%.

• 정보처리학회논문지B
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• 제15B권6호
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• pp.561-574
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• 2008

2차원 전기영동 영상 분석 프로그램의 반점 검출 단계는 영상 분할 알고리즘을 사용해서 겔 영상을 반점 영역으로 분할하고 각 반점 영역을 반점 형태 모형에 정합하여 다음 단계에 필요한 반점 정보를 정량화한다. 현재 영상 분할 알고리즘으로는 분수령 기법이 일반적으로 사용되며, 대표적인 반점 형태 모형으로는 가우스 모형, 확산 모형이 있다. 확산 모형이 가우스 모형보다 실제의 반점 형태에 좀 더 가깝기는 하지만, 반점 형태는 매우 다양하며 특히 x-축과 y-축에 대해서 비대칭적인 형태를 보인다. 반점이 비대칭적 형태인 이유는 2-DE 처리가 통상 이상적인 환경 하에서 이루어질 수 없기 때문에 단백질이 완전히 확산되지 못하기 때문으로 알려져 있다. 따라서 본 논문에서는 비대칭 확산 모형을 제안한다. 비대칭 확산 모형은 초기에는 단백질이 하나의 원으로부터 확산되지만, 시간이 흐름에 따라 x-축과 y-축에 대해서 비대칭적으로 확산된다고 가정한 모형이다. 실험으로서 19개의 겔 영상에 대해서 세 모형별로 반점 정합을 수행하고 세 모형의 비교를 위해서 SNR의 평균을 구하였다. 실험결과인 SNR의 평균은 가우스 모형이 14.22dB, 확산 모형이 20.72dB, 비대칭 확산 모형이 22.85dB이었다. 실험결과로써 비대칭 확산 모형이 가우스 모형과 확산 모형에 비해서 반점 정합에 보다 더 효율적이며 적합한 모형임을 확인하였다.