다중 오믹스 기반 다제내성결핵 신약 후보 예측 연구

초록

1. 결핵균에 대한 멀티오믹스 분석 툴을 구축하였고 데이테베이스 스키마를 구축하였음 ▷ 결핵과 관련된 다양한 멀티오믹스 기반의 공개 데이터베이스의 구조 및 데이터를 파악한 후 이에 대해서 공통적인 요소와 특이적인 요소를 파악하여 통합 플랫폼 설계 및 구축하였음 ▷ 다제내성결핵 관련 멀티오믹스 분석 툴 구축 및 데이터베이스 스키마 개발을 완료하였음 2. 결핵과 관련된 다양한 공개 데이터베이스의 구조 및 데이터 파악, 데이터 확보 및 통합하였음 ▷ PATRIC 데이터베이스에서 결핵균 관련 유전체와 전사체, 단백체 정보를 추출하였음 ▷ NCBI 데이터베이스에서 결핵균 관련 유전체 및 전사체 정보를 추출하였음 ▷ Mycobrowser 데이터베이스에서 결핵균 관련 유전체, 유전자, 단백질 정보를 추출하였음 ▷ TB profiler 데이터베이스에서 다제내성 결핵균의 유전체 정보, 유전자, 시퀀스 정보, multiple alignment 파일 정보를 추출하였음 ▷ 또한, NCBI, PATRIC, TB profiler, CARD 데이터베이스 각각에서 다제내성 결핵균 항생제 정보를 추출하였음 3. 멀티오믹스 데이터 관리와 각 데이터의 분석 툴 개발, 그리고, 이를 기반으로 논문으로 투고하고 국내 특허를 출원하였고 공유하는 플랫폼의 설계 및 시스템 초안 개발 4. 결핵균 관련 공공 데이터 기반 다제내성 결핵균의 멀티오믹스 데이터 프로파일링을 통한 결핵균 증식, 사멸 관련 유전자 분석 및 발굴 ▷ 멀티오믹스 기반 인공지능 활용 다제내성 결핵균 치료 신약후보물질 발굴 프로세스를 구축함 ▷ 스크리닝 된 13개 타겟 중 6개 타겟 단백질은 추가 연구를 위해 최종 선별함 ▷ 선별된 6개 표적 단백질과 약물 분자의 상호작용 시뮬레이션 연구를 수행함 5. 선정된 22종의 후보물질 중 2종에 대해 항결핵 in vitro 효능 평가를 수행함 6. 국내 임상분리균주 117개 확보 및 생물학적 특성 데이터를 확보함 7. 공개된 결핵균 관련 데이터베이스 데이터 및 국내 임상분리균주의 NGS 데이터, WHO 카탈로그 데이터 기반 결핵균 증식, 사멸 관련 유전자 분석 및 발굴한 후 후보물질을 발굴함 ▷ 기 개발한 프로세스를 통해 218개의 타겟 유전자를 선별함 ▷ 14개의 DrugBank의 약물 후보물질과 28개의 ChEMBL의 약물 후보물질을 발굴함

1. Established a multi-omics analysis tool for Mycobacterium tuberculosis and constructed a database schema ▷ After identifying the structure and data of various multi-omics-based public databases related to tuberculosis, common and specific elements were identified and an integrated platform was designed and constructed ▷ Established a multi-omics analysis tool related to multidrug-resistant tuberculosis and completed the development of a database schema 2. Established the structure and data of various public databases related to tuberculosis, and acquired and integrated data ▷ Extracted genome, transcriptome, and proteome information related to M. tuberculosis from the PATRIC database ▷ Extracted genome and transcriptome information related to M. tuberculosis from the NCBI database ▷ Extracted genome, gene, and protein information related to M. tuberculosis from the Mycobrowser database ▷ Extracted genome information, gene, sequence information, and multiple alignment file information of multidrug-resistant tuberculosis from the TB profiler database ▷ In addition, multidrug-resistant tuberculosis antibiotic information was extracted from each of the NCBI, PATRIC, TB profiler, and CARD databases 3. Multi-omics data management and development of analysis tools for each data, and, based on this, submission of a paper and application for a domestic patent, design of a shared platform and development of a system draft 4. Analysis and discovery of genes related to tuberculosis proliferation and death through multi-omics data profiling of multi-drug-resistant tuberculosis based on public data related to tuberculosis ▷ Establishment of a process for discovering new drug candidates for the treatment of multi-drug-resistant tuberculosis using multi-omics-based artificial intelligence ▷ 6 target proteins out of 13 screened targets were finally selected for further research ▷ Conducted a simulation study on the interaction between the 6 selected target proteins and drug molecules 5. In vitro efficacy evaluation of 2 out of 22 selected candidates was performed 6. Securing 117 domestic clinical isolates and biological characteristics data 7. Analysis and discovery of genes related to tuberculosis proliferation and death based on public tuberculosis-related database data, NGS data of domestic clinical isolates, and WHO catalog data, and then discovering candidates ▷ 218 target genes were selected through the developed process ▷ 14 drug candidates from DrugBank and 28 drug candidates from ChEMBL were discovered