• 대한약학회:학술대회논문집
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• 대한약학회 2002년도 Proceedings of the Convention of the Pharmaceutical Society of Korea Vol.2
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• pp.86-87
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• 2002

Recent technological innovations in the drug discovery process such as combinatorial synthesis and high throughput screening have led to the identification of an increasingly large number of compounds at the hits-to-leads stage. Therefore, rapid and precise pharmacokinetic/metabolic screening is essential to enhance the tractability of selected leads and to minimize the risk of failure in the later stages of drug development. (omitted)

• 한국정보통신학회논문지
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• 제25권12호
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• pp.1797-1808
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• 2021

4차 산업혁명을 주도하는 기술 중 가장 핵심적인 기술로 꼽히고 있는 인공지능은 다양한 분야에 접목되면서 우리 사회 전반에 걸쳐 패러다임의 전환을 가져오고 있다. 바이오 분야 역시 예외는 아니어서 컴퓨터, 전기·전자, 기계 등 타 학문과 융합되면서 방대한 데이터 기반의 AI 기술을 도입하고 있다. 신약개발에서 AI 기술 도입은 신약개발의 효율성을 개선하고 효능 및 품질 향상을 가져올 수 있다. 신약개발은 다학제 분야가 접목된 융합 분야이고 개발 과정 단계별로 결과의 불확실성이 존재하고 있어 실용적 수준의 신약 개발을 위해서는 화학, 생물학, 독성학, 약동학 등 전문지식의 융합을 기반으로 하는 AI 기술 개발이 필요하다. 신약개발은 크게 주어진 질병에 대한 타겟 물질 발굴 및 검증, 히트 및 선도물질 발굴, 도출된 화합물에 대한 합성 가능성 및 효능 등에 대한 평가(Scoring)를 거쳐 최적의 신약 후보 물질을 발굴하고 마지막으로 전임상과 임상 과정의 단계를 거친다. 이때 AI 기술은 모든 단계에서 적용될 수 있고 단계마다 특화되어 적용될 수 있다. 본 논문에서는 신약개발을 위해 적용되고 있는 AI 기술 현황과 현재 기술의 한계를 살펴보고 향후 신약개발에서 AI 기술의 발전 방향을 고찰해 보고자 한다.

• Biomolecules & Therapeutics
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• 제21권2호
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• pp.89-96
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• 2013

Atherosclerotic vascular dysfunction is a chronic inflammatory process that spreads from the fatty streak and foam cells through lesion progression. Therefore, its early diagnosis and prevention is unfeasible. Reactive oxygen species (ROS) play important roles in the pathogenesis of atherosclerotic vascular disease. Intracellular redox status is tightly regulated by oxidant and antioxidant systems. Imbalance in these systems causes oxidative or reductive stress which triggers cellular damage or aberrant signaling, and leads to dysregulation. Paradoxically, large clinical trials have shown that non-specific ROS scavenging by antioxidant vitamins is ineffective or sometimes harmful. ROS production can be locally regulated by cellular antioxidant enzymes, such as superoxide dismutases, catalase, glutathione peroxidases and peroxiredoxins. Therapeutic approach targeting these antioxidant enzymes might prove beneficial for prevention of ROS-related atherosclerotic vascular disease. Conversely, the development of specific antioxidant enzyme-mimetics could contribute to the clinical effectiveness.

• 약학회지
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• 제59권4호
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• pp.151-157
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• 2015

The purpose of this study is to demonstrate how lead compounds are best optimized with the application of in silico QSAR and PBPK modeling at the early drug discovery stage. Several predictive QSAR models such as $IC_{50}$ potency model, intrinsic clearance model and brain penetration model were built and applied to a set of virtually synthesized library of the BACE1 inhibitors. Selected candidate compounds were also applied to the PBPK modeling for comparison between the predicted animal pharmacokinetic parameters and the observed ones in vivo. This novel lead optimization strategy using QSAR and PBPK modelings could be helpful to expedite the drug discovery process.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2000년도 추계학술발표대회 및 bio-venture fair
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• pp.119-122
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• 2000

Biological science is being revolutionized by the availability of much sequence information from many genome project With the advanced technology at hand, main trend in biological research is rapidly changing from a structural DNA analysis to understanding cellular function of the DNA sequences. Combined with mechanics, computer, bioinformatics and other advanced technologies, DNA chip technology provides numerous applications because of its robustness, accuracy, and automation. DNA chip is expected to become an indispensable tool in fields of biology, biotechnology, drug discovery, and other application areas. DNA chip can be used for mutation and polymorphism detection, gene expression monitoring and phenotypic analysis as well. If DNA chip is used for the development of pharmaceutical products, it can considerably reduce the cost and time for the entire process of drug discovery and development, and can also contribute in developing personal drugs.

• Molecules and Cells
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• 제28권3호
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• pp.139-148
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• 2009

Cell death has been traditionally classified in apoptosis and necrosis. Apoptosis, known as programmed cell death, is an active form of cell death mechanism that is tightly regulated by multiple cellular signaling pathways and requires ATP for its appropriate process. Apoptotic death plays essential roles for successful development and maintenance of normal cellular homeostasis in mammalian. In contrast to apoptosis, necrosis is classically considered as a passive cell death process that occurs rather by accident in disastrous conditions, is not required for energy and eventually induces inflammation. Regardless of different characteristics between apoptosis and necrosis, it has been well defined that both are responsible for a wide range of human diseases. Glycogen storage disease type I (GSD-I) is a kind of human genetic disorders and is caused by the deficiency of a microsomal protein, glucose-6-phosphatase-${\alpha}$ ($G6Pase-{\alpha}$) or glucose-6-phosphate transporter (G6PT) responsible for glucose homeostasis, leading to GSD-Ia or GSD-Ib, respectively. This review summarizes cell deaths in GSD-I and mostly focuses on current knowledge of the neutrophil apoptosis in GSD-Ib based upon ER stress and redox signaling.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제25권6호
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• pp.109-117
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• 2020

에듀테인먼트 시스템은 학습자가 문제를 효과적으로 인식하고, 문제를 해결하는 데 필요한 중요한 정보를 파악 분류하고, 배운 내용을 전달할 수 있도록 돕는 것을 목표로 한다. 에듀테인먼트를 활용한 콘텐츠는 과학 및 산업 분야의 교육 및 훈련에 유용하게 적용될 수 있다. 본 논문에서는 직관적인 멀티 모달 인터페이스를 활용하여 신약개발에서 활용되고 있는 가상스크리닝에 적용될 수 있는 에듀테인먼트 시스템을 제안한다. 본 연구에서는 분자 구조의 3D 모델을 효과적으로 조작하기 위해 입체 모니터를 활용하여 3차원(3D)거대 분자 모델링을 시각화 하였으며, 멀티 모달 인터페이스를 활용하여 분자 모델을 조작하고 있다. 본 시스템은 신약 개발 혹은 백신 개발에 있어 매우 중요한 방법 중의 하나인 가상 약물 선별 방법 중 하나 인 도킹 시뮬레이션 실험을 게임적 요소를 활용하여 쉽게 해결하는 방법을 제안하고 있다. 레벨 업 개념은 게임 요소가 객체와 사용자의 수에 의해 의존되는 바이오 게임 접근법을 활용하여 구현하였다. 실험 방법으로는 제안된 시스템의 신약 개발 과정에서 인간 면역 결핍 바이러스 (HIV)의 새로운 후보물질을 활용하여 바이러스의 활동 억제를 스크리닝하는 도킹 과정에서의 시간 측정으로 성능 비교 평가하였다.

• Interdisciplinary Bio Central
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• 제4권1호
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• pp.2.1-2.7
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• 2012

Introduction: Histone deacetylases (HDAC) are a class of enzymes that remove acetyl groups from ${\varepsilon}$-N-acetyl lysine amino acids of histone proteins. Their action is opposite to that of histone acetyltransferase that adds acetyl groups to these lysines. Only few HDAC inhibitors are approved and used as anti-cancer therapeutics. Thus, discovery of new and potential HDAC inhibitors are necessary in the effective treatment of cancer. Materials and Methods: This study proposed a method using support vector machine (SVM) to classify HDAC8 inhibitors and non-inhibitors in early-phase virtual compound filtering and screening. The 100 experimentally known HDAC8 inhibitors including 52 inhibitors and 48 non-inhibitors were used in this study. A set of molecular descriptors was calculated for all compounds in the dataset using ADRIANA. Code of Molecular Networks. Different kernel functions available from SVM Tools of free support vector machine software and training and test sets of varying size were used in model generation and validation. Results and Conclusion: The best model obtained using kernel functions has shown 75% of accuracy on test set prediction. The other models have also displayed good prediction over the test set compounds. The results of this study can be used as simple and effective filters in the drug discovery process.

• 정보처리학회논문지:소프트웨어 및 데이터공학
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• 제11권1호
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• pp.11-18
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• 2022

신약 디자인은 단백질 수용체와 같은 생물학적 표적과 상호작용할 수 있는 약물 후보물질을 식별하는 과정이다. 전통적인 신약 디자인 연구는 약물 후보 물질 탐색과 약물 개발 단계로 구성되어 있으나, 하나의 신약을 개발하기 위해서는 10년 이상의 장시간이 요구된다. 이러한 기간을 단축하고 효율적으로 신약 후보 물질을 발굴하기 위하여 심층 학습 기반의 방법들이 연구되고 있다. 많은 심층학습 기반의 모델들은 SMILES 문자열로 표현된 화합물을 재귀신경망을 통해 학습 및 생성하고 있으나, 재귀신경망은 훈련시간이 길고 복잡한 분자식의 규칙을 학습시키기 어려운 단점이 있어서 개선의 여지가 남아있다. 본 연구에서는 self-attention과 variational autoencoder를 활용하여 SMILES 문자열을 생성하는 딥러닝 모델을 제안한다. 제안된 모델은 최신 신약 디자인 모델 대비 훈련 시간을 1/26로 단축하는 것뿐만 아니라 유효한 SMILES를 더 많이 생성하는 것을 확인하였다.

• Molecular & Cellular Toxicology
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• 제3권4호
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• pp.222-230
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• 2007

Some drugs may be limited in their clinical application due to their propensity towards their adverse effects. Toxicogenomic technology represents a useful approach for evaluating the toxic properties of new drug candidates early in the drug discovery process. Nitrofurantoin (NF) is clinical chemotherapeutic agent and antimicrobial and used to treatment of urinary tract infections. However, NF has been shown to result in pulmonary toxic effects. In this research, we revealed the changing expression gene profiles in BEAS-2B, human bronchial epithelial cell line, exposed to NF by using human oligonucleotide chip. Through the clustering analysis of gene expression profiles, we identified 136 up-regulated genes and 379 down-regulated genes changed by more than 2-fold by NF. This study identifies several interesting targets and functions in relation to NF-induced toxicity through a gene ontology analysis method including biological process, cellular components, molecular function and KEGG pathway.