Gun들지마의 Bioinformatics 생명정보학

국제 천문학자 팀은 2017년 4월에 우리 은하의 중심에 있는 초거대 블랙홀의 사진을 찍었습니다. 몇달 안에, 그들은 그 사진의 결과가 잘 나오기를 기대하고 있습니다. 이벤트호라이즌 망원경(Event Horizon Telescope) 팀은 6개의 전파관찰국을 포함한 하와이에서 스페인 심지어 남극까지에 걸쳐 총 80개의 안테나에서 걸친 자료를 모았습니다. 이러한 규모는 질량은 거대하지만 (4백만개의 태양의 질량과 같음) 부피는 놀라울만치 작은 (수성에서 태양까지의 거리 반도 안됨) 블랙홀을 이미징하기 위한 충분한 해상도를 얻기위해 필요합니다. 데이터를 종합하고 정리한 다음, 이전과 마찬가지의 흐릿한 이미지든, 아니면 그 주위를 도는 눈부신 물질들에 둘러싸인 그림자든 결과가 나올 것입니다.

인간의 조상에 대한 분자생물학적인 연구가 새로운 DNA 소스로 인하여 더욱 활발해질 전망입니다. 일반적으로, 고대 인간 DNA 연구에는 뼈가 주로 쓰였습니다. 하지만 지난 봄에, 과학자들은 동굴 퇴적물에서 인간 DNA를 구할 수 있었다고 발표했습니다. 이 성과는 네안데르탈인을 포함한 현 인류의 DNA를 특정한 장소나 유물에서 추적하는 것이 가능해져, 우리 조상들이 다른 고대 인류와 어떻게 교류했는지 밝혀내는 데에도 큰 도움이 될 것 입니다. 또한, 대부분의 고대 DNA가 더 천천히 분해되는 추운지방에서 관측되었었지만, 더나은 샘플링과 시퀀싱 기술로 더운 지방에서의 DNA도 조사되고 있습니다. 아프리카에서 얻은 샘플은 현 인류종의 기원과 다양성에 대해 새로운 정보를 줄 것이며, 남미와 아시아에서 얻는 샘플은 인간이 어떻게 다양한 지방에 정착했는지 알려 줄 것입니다. 다양한 연구들이 이탈리아인, 유대인, 아랍인, 인도인 등의 기원을 밝히게 될 것입니다.

물리학자들은 곧 평범한 비트를 뒤집기보다 퀀텀 파동과 같은 더 세밀한 현상을 계산에 이용하는 퀀텀 컴퓨터를 개발하게 되는 성과를 누리게 될 지도 모릅니다. 구글 등의 연구자들은 기존의 컴퓨터를 압도할만한 테스트 문제를 해결할 수 있을 정도의 대형 퀀텀 컴퓨터를 개발하기 위한 경쟁 중입니다. 이러한 "quantum supremacy"의 시연은 이 기계가 기존 컴퓨터가 할 수 없는 일을 할 수 있다는 것을 증명할 것입니다. 하지만, 퀀텀 컴퓨터가 인터넷 해킹 같은 모두가 열광하는 실질적인 임무를 수행할 충분한 성능과 안정성에 도달하려면 앞으로 몇년은 더 걸릴 것으로 예상됩니다..

올 봄에는, 미국 국립보건원이 이제까지 가장 커다란 규모중의 하나인 프로젝트를 시작할 것입니다. 적어도 백만명의 미국인을 대상으로 시행되는 이 장기 연구는 건강과 환경 및 생활 습관, 그리고 유전자가 서로 어떻게 상호작용하는지를 알아보게 될 것입니다. 예상 기간 10년에, 40억 달러 규모의 All of Us 프로젝트는 2015년 당시 대통령이었던 오바마 대통령에 의해 개인 맞춤형 신약개발 사업 지원의 일환으로 제안 되었고, 벌써 임상 실험을 위해 만오천명 이상의 지원자가 등록했습니다. 연구책임자들은 올해 말까지 지원자의 수를 늘리고, 적어도 지원자의 절반이 그간 의학관련 연구가 많이 되지 않았던 소수 계층일 것을 약속했습니다. 이렇게 이전에 의학 연구 역사적으로 관심 받지 못했거나 차별받았던 소수 그룹의 구성원들이 그들의 의료 정보와 유전자 정보를 제공하게 설득하는 것이 주요한 어려움일 것으로 예상됩니다.

전염병의 발발은 예측하기 어렵지만, 최근에 예전의 병들이 다시 발생한 것으로 보아, 2018년에도 세계에는 그러한 전염병의 발발이 일어날 것으로 예상됩니다. 위생과 백신 혹은 의료 체계가 무너져버리는 전쟁 혹은 다른 위험상황이 발생하는 곳에서는 이미 정복된 질병들이 다시 돌아올 것입니다. 나이지리아에서는 황열병이 벌써 몇몇 흩어진 곳에서 소규모로 목격 되어서, 더 사람이 많은 곳으로 전염 중에 있으며, 이것이 대규모로 번질까봐 걱정입니다. 지난 25년간 종적을 감추었던 디프테리아는 방글라데쉬의 Rohingya 난민들 사이에 다시 발생하여, 수백명의 예멘 전쟁 난민들을 감염시키고 있습니다. 또한, 2017년 한해에만 백만명의 감염자가 예상되는 예멘의 콜레라 발생은 현대에서 역사상 가장 큰 규모입니다. 콜레라와 황열병의 백신의 재고는 제한적이지만, 새로운 콜레라 백신이 개발되어 투입될 전망입니다.

2019년에 영국이 유럽연합을 탈퇴한다는 결정은 많은 문제와 질문을 남겼습니다. 이러한 문제들은 연구와 학계도 영향을 미쳐서, 2년 연속 강조하고 있습니다. 올해 있을 브뤼셀과의 협상은 무역과 이민뿐만 아니라 영국이 어떠한 유럽연합 연구기관과 공조를 할 것인지에도 중요할 것입니다. 12월에는 영국 학계에 좋은 소식이 있었습니다. 영국에 이미 거주하고 있는 유럽연합 과학자들은 브렉시트 이후에도 계속 거주할 수 있게 되었고, 유럽연합의 프로젝트인 Horizon 2020에도 그 연구가 끝나는 2020년까지 영국이 참여하기로 했습니다.

유럽 위원회의 기술 개발에 관한 다음 대규모 펀딩 프로그램이 올해 형성되기 시작할 것입니다. 이 7년 계획은 2021년 부터 시행되어 2014년부터 2020년 까지 770억 유로가 들어가는 Horizon 2020을 대체할 것입니다. 정부기관, 산업체, 학계 등은 벌써 프로그램을 위한 로비를 시작했습니다. 하지만 지난 수십년간 계속적으로 증가해왔던 연구 예선은 브렉시트 이후로 감소할 전망입니다. 2019년에 영국이 유럽연합을 떠나게 되면, 연합의 수익 감소로인해 많은 프로그램들의 예산이 삭감될 것입니다.

HIV를 치료하기 위한 항-레트로바이러스 약품은 30종 이상이 있으며, 그 조합으로 환자들이 건강한 인간의 수명에 거의 가깝게 살 수 있도록 해줍니다. 하지만, 알약은 섭취해야만 효과가 있으며, 많은 감염 환자들이 매일 약을 챙겨먹는 습관을 들이는데에 어려움을 겪고 있습니다. 올해 말에는, 4주마다 투약하여도 매일 섭취하는 알약과 같은 효과를 가지는 주사제에 관한 여러 연구 결과가 나올 예정입니다. 원숭이를 이용한 실험에서는 이러한 약들은 3개월동안 효과가 지속됨을 보여주었고, 현재 장기간 효력이 있는 HIV를 타겟으로 삼는 항체를 임상실험 중에 있습니다. 항-레트로바이러스 약은 예방 목적으로 HIV에 감염되지 않은 사람들도 섭취하고 있으므로, 이러한 주사제들은 HIV의 예방에도 큰 역할을 할 것으로 전망됩니다.

미 대통령 도널드 트럼프는 NASA에게 우주비행사들을 달로 다시 보내야 한다고 주문했지만, 그게 실현될 쯤에는 달이 붐비게 될 수도 있을 것 같습니다. 인도와 중국 모두 각 Chandrayaan-2와 Chang'e 4로 불리는 프로젝트로 달에 무인 탐사선을 올해 착륙시킬 계획입니다. 또한, 구글의 Google Lunar XPRIZE를 따내기 위해서 5개의 민간업체가 3월말 전까지 달에 탐사선을 보내려 노력 중입니다. 민간 업체 중 하나인 SpaceX는 NASA의 거대한 로켓인 Space Launch System이 무인 항공 시스템을 성공하기 이전에 빠르면 12월까지 2명의 우주 관광객들을 달 주변으로 보낼지도 모릅니다.

올해, 유럽연합재판소는 CRISPR를 비롯하여 비슷한 유전자 조작 도구를 가지고 조작된 농산물들을 어떻게 관리할 것인지 결정할 것으로 보입니다. 미국은 이미 2016년에 농작물 하나를 허가하였습니다. 과학자들이 짧은 DNA 시퀀스를 제거 함으로써 갈변하는 것을 방지하는 하얀 양송이 버섯입니다. 관계자들은 이 버섯이 이전의 유전자 조작 기술과는 다르게 이 방법은 식물의 기능을 향상하기 위해 바이러스나 박테리아 등의 외부 DNA를 삽입하지는 않기 때문에 GMO 관련 법에는 적용을 받지 않는다고 결정하였습니다. GMO에 대한 대중의 반대가 높은 유럽에서는 현재까지의 관련 규제가 CRISPR를 적용한 농작물에 미국의 경우와 비슷하게 예외로 작용하는 판례가 나올지 주목받고 있습니다.

RNA를 치료수단으로 이용하려는 과학자들은 수년간에 걸친 실패와 좌절 끝에 드디어 올해 새로운 희망을 가지게 되었습니다. RNA에 기반한 약품이 DNA를 단백질로 전사하는 과정을 방해함으로써 다수의 유전병을 치료할 수도 있기때문입니다. 하지만 이를 위해 섬세한 RNA를 체내의 면역 체계를 거쳐 이를 운반하는 약물의 독성을 피한 상태로 원하는 조직 혹은 세포에 전달하는 과정은 아주 복잡합니다. 2017년 9월에, Alnylam Pharmaceuticals는 그들의 small RNA가 phase III 임상에서 유전병인  ATTR amyloidosis를 유발하는 유전자를 침묵시킨다고 발표했습니다. Ionis Pharmaceuticals는 최근에 phase I 임상에서 뇌의 독성 단백질을 감소시켜 헌팅턴병을 치료하는 RNA 기술을 발표했습니다. 또한, 현재 진행 중인 다수의 임상 실험이 mRNA를 이용해 세포가 치료용 단백질을 생산하는 기능을 가지도록 변형하는 것을 테스트할 예정입니다.

작년에, 미국 식품의약국(FDA)는 무릎 부상 부터 신경 질환까지 치료한다고 하는 허가되지 않은 줄기세포 치료를 제공하는 시설을 대대적으로 조사할 것이라고 했습니다. 2017년에, 식품의약국은 치료기술 도입 전에 허가 과정을 거쳐야하는 제품들에 대한 가이드라인을 공표했습니다. FDA는 또한 한 줄기 세포 회사에게 경고문을 보내고, 다른 한 회사에는 허가받지 않은 백신 배포를 금지시켰습니다. 관계자들은 아직까지 밝혀지지 않은 잠재적으로 수백의 관련 회사들이 어떤 처벌을 받을지 주시하고 있습니다.

도널드 트럼프 미 대통령과 공화당이 대부분인 의회의 과학 및 환경 공약에 반대하여, 많은 미국 과학자들이 선거에 출마함으로써 그들의 활동영역을 넓혀갈 예정입니다. 대부분 정치에는 초보이자 민주당 소속인 이들은 자신의 과학적인 명성이 유권자들에게 어필하기를 기대하고 있습니다. 친 과학적인 정치 위원해는 벌써 지역 및 전국 선거를 위해 200만 달러의 기록적인 후원금을 모금하였고, 이는 출마하는 과학자들에게 선거의 기본을 가르치는 데 쓰이게 될 것입니다. 상당수가 사전 선거에서 탈락할 것이고 11월에 있을 선거에 제 1 유력후보로 거론되는 사람은 아직 없지만, 이러한 움직임은 2018년 선거철에 많은 영향을 주게될 것입니다.

스위스에 위치한 세계 최대의 입자충돌기인 the Large Hadron Collider (LHC)에서 새로운 입자에 대한 단서를 찾을 지도 모릅니다. 2012년에, 물리학자들은 입자와 물리력 모델의 마지막 퍼즐 조각인 힉스입자를 처음 관찰하였습니다. 하지만 지금까지, 과학자들이 원하는 더 중요한 무언가인 기존의 표준 모델을 넘어서는 새로운 입자는 발견하지 못했습니다. 이 새로운 입자를 직접적으로 관찰하는 대신에, LHC의 연구자들은 대량의 보텀 쿼크와 좀더 가벼운 안티쿼크를 가지고 있는 B meson이라 불리는 좀더 친숙한 입자의 붕괴를 연구합니다. 어떠한 붕괴 속도는 표준 모델로 예측한 속도와 일치하지 않는데, 이러한 불일치는 새로운 입자가 간섭하는 것을 간접적으로 나타내며, 과학자들은 이것을 밝혀내기위해 최선을 다하고 있습니다.