유전공학의 미래

21세기 생명공학의 전망

 

 

 유전체학 (Genomics), 총체적 스크린법 (high-throughput screening, HTS), 생물정보학 (bioinformatics)은 21세기 생명공학을 이끄는 삼두마차라고 할 수 있다. 유전체학이 기술 발전에 힘입어 엄청난 양의 DNA 염기서열 데이터를 쏟아 내자 이를 고속으로 활용하기 위해서 총체적 스크린 방법이 개발되었으며 유전체와 총체적 스크린에서 얻은 데이터를 정리하기 위해서 생물정보학이 발전하게 되었다. 즉, 유전체학, 총체적 스크린법, 생물정보학은 상호보완적으로 작용하여 21세기 생명공학의 견인차 역할을 하고 있다.

 

1990년대 생명공학 분야의 최대의 화두는 인간유전체 연구 (Human Genome Project, HGP)이다. 인간의 유전자 전 염기서열을 결정하고자 하는 이 프로젝트는 당시로서는 마치 달에 인간을 보내고자 하였던 맨하탄 프로젝트와 비견할 수 있는 인류사적 이벤트였다. 인간유전체 연구가 기획된지 10년이 된 현재는 인간유전체 연구가 일부에서 우려하던 무모한 시도가 아니었으며, 오히려 계획보다 조기 실현이 가능하게 되었다. 뿐만 아니라 게놈프로젝트는 인간을 비롯한 쥐, 벼, 옥수수, 각종 산업미생물 등 사실상 우리의 관심대상이 되는 전 생물을 대상으로 진행되고 있다.

 

1990년대 중반이후 이미 인간유전체 후연구 (Post Genome Project)가 시작되었다. 생물의 전체 염기서열 뿐 아니라 염기서열이 담고 있는 전체 유전자의 기능을 결정하겠다는 이 시도는 선진각국과 다국적 거대기업에서 앞을 다투어 가히 상상을 초월할 만한 규모로 진행되고 있다. 또한 전체 게놈이 만들어 내는 단백질의 기능을 밝히려는 단백체학 (proteomics)이 뒤를 잇고 있으며, 인간의 유전자가 만들어 내는 전체 단백질의 3차구조를 결정하려는 프로젝트가 고개를 들고 있다. 더욱이 유전자의 기능을 밝히기 위하여 기존에 사용해 왔던 기능을 증가시키거나 억제시키는 돌연변이를 이용하는 것 외에 엄지손톱 만한 공간에 수십만 종류의 DNA를 고밀도로 부착시킨 DNA 칩 (DNA chip)을 도입함으로써 이전과는 비교할 수 없는 효율적인 방법이 이용되고 있다. DNA 칩의 개발로 생명공학은 총체적 스크린법이라는 새로운 툴을 얻게 되었다. 총체적 스크린법은 LC/MS를 이용한 단백체학과 신물질 탐색 기법에도 이용되고 있으며 이로 인해 인력, 시설, 시간, 연구개발비의 엄청난 절감효과를 거두게 되었다.

 

이러한 일련의 움직임은 생명공학 분야에서 필연적으로 이전에는 상상도 할 수 없었던 엄청난 양의 데이터를 쏟아낸다는 것이다. 이제까지 다루던 데이터의 양과는 완전히 차원을 달리하는 방대한 양의 데이터가 매시간 전 세계의 생명공학 실험실에서 생산되고 있지만 향후 20년을 전망한다면 그 양은 겨우 수십 억 분의 일 정도라고 하여야 할 것이다. 생명공학의 거대한 데이터로 인해 생명공학과 정보과학과의 조우는 필연적인 것이었다. 생물정보학 혹은 컴퓨터 생물학 (computer biology)으로 불리는 이 분야는 생명공학의 방대한 데이터를 신속하게 처리해 줌으로써 생명공학을 한 차원 높이고 있다.

 

조상환

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