암의 구조 생물학 및 분자응용 연구

구조 생물학 및 분자 응용 연구

암 연구의 진전은 종종 기술 진보에 의해 주도되는데, 이것은 연구자들이 그때까지 접근할 수 없었던 문제들을 다룰 수 있게 해준다. 구조 생물학 및 분자 응용에 대한 연구는 암 생물학에서 다양한 분야에서 발견으로 이어지는 방법과 기술의 개발을 가능하게 한다. 이 연구의 범위는 구조 및 생물물리 생물학, 분자 응용, 생물정보학, 컴퓨터 생명공학, 데이터과학, 아마추어적 과학적 방법, 시스템 생물학, 생명공학, 생명공학기술 등 네 가지 광범위한 분야를 포함한다. 해중海中 실험 기술, 컴퓨터 기반 방법과 데이터 과학, 장치 및 시스템 개발의 개발, 테스트 및 초기 검증은 모두 구조 생물학과 분자 응용 분야의 연구에 의해 가능해진다.

이 분야의 연구는 구조 생물학 및 분자 응용 분야가 지원하고 지도한다.

이 페이지에서 다룰 것은 :

•구조적 및 생물물리학적 생물학

•분자 응용기술

•생물정보학

•컴퓨터 생물학, 데이터 과학 및 아마추어 과학

•생명공학

•생명공학 및 생명공학

구조적 및 생물물리학적 생물학

이 연구 영역은 다음 사항에 초점을 맞춘다.

•암 발생 및 진행과 관련된 생체분자 및 분자 조립체(형태학/배치)의 3차원적 구조 결정

•암 발생 및 진행과 관련된 세포 기관 및 세포외 분자 조립체의 구조 및 집합체

•암 발생 및 진행과 관련된 분자 경로의 활성인자와 억제인자에 대한 구조 및/또는 생물물리학적 연구

•암 발생 및 진행과 관련된 분자경로의 효소 촉매 및 조절의 분자(화학 및 생물물리 포함) 기반

분자의 응용

이 연구 영역은 게놈과 후생유전자, 단백질, 당질 및 대사물의 특성화와 동요를 위한 새로운 접근방식과 방법뿐만 아니라 다른 고속 처리의 분자특성화를 위한 방법을 지원한다. 다음을 포함한 고속 처리 분자 접근법의 신규 및 초기 단계 적용 개발도 지원한다.

•게놈과 전사체, 단백질 유전정보, 대사체의 구성과 조직, 그리고 암의 시작과 발병의 변화 이해

•게놈의 기능단위와 발암/종양생성에 있어서의 그 역할의 파악 및 특성화

•조직 채취와 세포 분류, 레이저 해부와 단백질, 분자 복합체, 대사물 등 세포의 분자 성분 추출 등 암 관련 단백질 샘플을 선정하고 준비하는 방법론

•발암에 관련된 유전자 및 그 기록의 연구를 촉진하기 위한 DNA와 RNA의 추출 및 특성화 방법

생물정보학

데이터 관리 및 분석을 위한 생물정보학 방법과 소프트웨어 도구를 개발 및/또는 사용하는 것에 초점을 맞춘 연구는 다음을 포함한 다양한 주제를 조사한다.

•암 생물학 관련 자동 실험 설계 및 실행, 데이터 수집, 처리, 저장, 조직, 통합, 시각화, 분석을 위한 계산 방법 개발(약물 발견 안내에 생물학에 대한 이해에 초점을 맞춘 방법 포함)

•새로운 온톨로지(존재론)와 표준, 데이터 통합, 조직 및 해석을 위한 공통 데이터 요소의 개발을 포함하여 데이터 품질, 데이터 주석, 수집 및 채굴

•데이터 압축, 데이터 감소, 데이터 충돌, 데이터 입증 도구 등 빅 데이터 처리 및 관리 관련 방법 개발

•연구 협업 및 연구연수를 위한 새로운 계산방법 및 플랫폼 개발

전산 생물학, 데이터과학, 아마추어 과학

생물학적 과정과 암의 발병을 이해하기 위해 컴퓨터, 수학 또는 통계적 모델링 방법을 채택하는 것은 중요한 연구 분야다. 예를 들면 다음과 같다.

•유전자 제어와 세포 과정 및 발암/종양 생성과 관련된 신호 네트워크의 수학적, 통계적, 계산적 모델링 또는 시뮬레이션. 여기에는 생물학적 규모를 가로지르는 연산 모델뿐만 아니라 주로 생물학적 프로세스를 모델링하거나 기초적인 생물학적 메커니즘을 명확히 하는 데 초점을 맞춘 모델도 포함된다.

•종양세포의 인구역학 및 암 발병과 진행과정에서의 진화를 모델링

•암 과정 모델링 및 이해를 위한 새로운 연산, 수학적, 통계적 접근법의 개발 또는 조기 적용

•암 생물학의 이론적 생물학적 개념 개발 및 탐구

시스템 생물학

연구는 기본적인 암 생물학과 관련된 세포와 분자 과정을 이해하기 위한 시스템이나 통합 생물학적 접근법을 개발하는 데 초점을 맞췄다. 여기에는 암의 시작과 발달의 근본적인 메커니즘과 과정을 이해하기 위한 계산적 및 실험적 생물학적 접근법을 통합하는 연구가 포함된다.

생명공학 및 생명기술

이 분야의 연구는 기술 개발, 계측 개발, 생명공학, 나노기술, 분자 및 세포 이미지의 사용을 포함한다. 예를 들면 다음과 같다.

•나노테크놀로지 등 암 생물학에서 생물학적 시스템에 초점을 맞춘 신기술 개발

•암 과정을 연구하기 위해 설계된 단일 세포 기술의 개발 및 조기 적용

•암 생물학을 연구하고 이해하기 위해 인공 또는 인공 생물학적 구성 요소와 시스템을 설계 및 구성하는 것을 포함한 합성 생물 및 세포 공학

•암 생물학과 관련된 나노기술, 입자, 표면 또는 물질과의 세포 및 분자 상호작용에 대한 이해도 향상.

•전자 및 X선 현미경과 결정학, 면역세포화학, 광학 및 형광 현미경 등의 영상기술을 사용하여 특히 암세포의 세포 및 분자특성을 확인하고 측정한다.

게시 : 2016년 8월 8일

Structural Biology and Molecular Applications Research

Posted: August 8, 2016

Progress in cancer research is often driven by technological progress, which allows researchers to address questions that were until then inaccessible. Research in structural biology and molecular applications allows for the development of methods and technologies that lead to discoveries in a variety of areas in cancer biology. The scope of this research include four broad areas: structural and biophysical biology; molecular applications; bioinformatics, computational biology, data science, citizen science methods, and systems biology; and bioengineering and biotechnology. The development, testing, and early validation of wet lab technologies, computer-based methods and data science, and device and systems development are all enabled by research in structural biology and molecular applications.

Research in this area is supported and directed by the Structural Biology and Molecular Applications Branch.

On This Page

•Structural and Biophysical Biology

•Molecular Applications

•Bioinformatics

•Computational Biology, Data Science, and Citizen Science

•Systems Biology

•Bioengineering and Biotechnology

Structural and Biophysical Biology

This area of research focuses on:

•Determining the 3-D structure(s) (morphology/arrangement) of biomolecules and molecular assemblies associated with cancer development and progression

•Structure and assembly of cellular organelles and extracellular molecular assemblies associated with cancer development and progression

•Structural and/or biophysical studies on activators and inhibitors of molecular pathways associated with cancer development and progression

•Molecular (including chemical and biophysical) basis of enzyme catalysis and regulation in molecular pathways associated with cancer development and progression

Molecular Applications

This research area supports new approaches and methods for characterizing and perturbing genomes, epigenomes, proteomes, glycomes, and metabolomes, as well as methods for other high-throughput molecular characterizations. Development of new and early-stage application of high-throughput molecular approaches is also supported, including:

•Understanding the composition and organization of genomes, transcriptomes, proteomes, and metabolomes, as well as their variations in cancer initiation and development

•Identifying and characterizing functional units of genomes and their roles in carcinogenesis/tumorigenesis

•Methodologies for selecting and preparing cancer-related protein samples, including tissue sampling, cell sorting, laser dissection, and extraction of molecular components of cells, including proteins, molecular complexes, and metabolites

•Novel methods for extracting and characterizing DNA and RNA to facilitate the study of genes and their transcripts associated in carcinogenesis

Bioinformatics

Studies focused on developing and/or using bioinformatics methods and software tools for data management and analysis investigate a variety of topics, including:

•Developing computational methods for automated experimental design and execution, data collection, processing, storage, organization, integration, visualization, and analysis that are related to cancer biology, including those focused on using an understanding of the biology to guide drug discovery

•Assessing data quality, data annotation, curation, and mining, including the development of new ontologies, standards, common data elements for data integration, organization, and interpretation

•Developing methods associated with processing and managing big data, such as data compression, data reduction, data wrangling, and data provenance tools to handle high-throughput genomics and other types of big data

•Developing new computational methods and platforms for research collaboration and research training

Computational Biology, Data Science, and Citizen Science

Adopting computational, mathematical, or statistical modeling methods to help understand biological processes and cancer development is a critical field of research. Examples include:

•Mathematical, statistical, and computational modeling or simulation of genetic controls, cellular processes, and signaling networks related to carcinogenesis/tumorigenesis. This includes computational models that cross biological scale as well as those that focus primarily on modeling biological processes or on clarifying underlying biological mechanisms

•Modeling tumor cell population dynamics and evolution in cancer development and progression

•Development or early application of new computational, mathematical, and statistical approaches to model and understand cancer processes

•Developing and exploring theoretical biological concepts in cancer biology

Systems Biology

Research focused on developing systems or integrative biological approaches to understanding basic cancer biology and related cellular and molecular processes. This includes studies aimed at integrating computational and experimental biological approaches to understanding the underlying mechanisms and processes of cancer initiation and development.

Bioengineering and Biotechnology

Research in this area involves technology development, instrumentation development, bioengineering, nanotechnology, and the use of molecular and cellular imaging. Some examples include:

•Developing new technologies focused on biological systems in cancer biology, including nanotechnology

•Development and early applications of single-cell technologies designed to study cancer processes

•Synthetic biology and cell engineering, including the design and construction of artificial or man-made biological components and systems designed to study and understand cancer biology

•Improving understanding of cell and molecular interactions with nanotechnology, particles, surfaces, or materials, as related to cancer biology.

•Using imaging technologies, including electron and x-ray microscopy, crystallography, immunocytochemistry, and optical and fluorescence microscopy for the cellular and molecular characterization of cancer cells, especially to identify and measure molecular interactions