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세포작용의 생물모사 접근법

전문가 제언: ○ 미국의 Technology Review(2004년 2월호, MIT)는 “세상을 바꿀 10대 신기술”에 인공생물학과 시스템생물학을 포함시켰다. 전자는 컴퓨터를 이용해 새 기능을 가진 생명체를 합성하는 학문이며, 후자는 생명의 원리를 밝히기 위해 생체성분의 구성과 동력학적 특성을 종합적으로 탐구하는 학문이다. 이를 위해 생명현상을 연출하는 분자·세포·조직 등의 시공간적 상호관계를 규명하려 한다. 일반적으로 시스템생물학은 가설수립, 실험계획, 실험과 정량측정, 자료수집과 유용자료의 추출, 수학적 모델링, 컴퓨터모사, 가설검증 등의 순서로 수행된다.

○ 분자생물학적 실험은 유전자 표현형의 특징규명을 목표로 하지만, 시스템생물학은 생체성분의 기능을 발현하는 동력학적 특성분석이 연구의 핵심대상이다. 생명현상에 대해 바르게 이해하려면 관련학문의 통합적인 연계가 필요하다. 대사회로망의 복잡다단한 상호작용을 규명하기 위해 가장 많이 이용되는 기법이 모델링과 모사(시뮬레이션)이다.

○ 모델링이란 현실세계의 단면을 추상화 또는 일반화하는 작업이다. 소프트웨어의 개발 초기에는 분석과 설계를 통해 단순한 모델을 만들었지만, 하드웨어가 발달하면서 고도화 된 소프트웨어의 개발이 요구되고 있다. 모사(模寫)란 실제와 유사한 상태를 수식 등으로 만들어 모의적으로 연산을 반복해 특성을 파악하는 행위이다. 모의실험이라고도 한다. 시뮬레이션은 컴퓨터에 의존하며, 이미 다양한 컴퓨터언어들(GPSS·SIMSCRIPT·DYNAMO·CSMP)이 개발되어 있다.

○ 시스템생물학의 발전으로 새로운 생명원리의 발견, 질병발생기작의 규명, 신약물질의 개발과 체내작용에 대한 컴퓨터모델링, 미생물의 산업적 이용과 고부가가치의 창출에의 이용이 기대된다. 선진국에서는 이미 시스템생물학에 대한 국가차원의 연구지원이 이루어지고 있다. 국내에서도 시스템생물학 국제심포지엄(2003, 충북대)이 개최된 바 있다. 생명원리의 규명과 더불어 국내 BT산업의 새로운 돌파구를 개척하는 방안으로서 시스템생물학에 대한 국가차원의 전폭적 지원이 절실히 요구된다.

저자: Bruggeman, FJ; Westerhoff, HV; AF Bruggeman, F. J.; Westerhoff, H. V.
자료유형: 학술정보