바이오인

컴퓨터 가상인체 기술을 통한 정신질환 분자회로 탐사

이도헌 한국과학기술원 바이오및뇌공학과 교수

컴퓨터 가상인체 기술이란?

컴퓨터 가상인체(Computer Virtual Human)란 말그대로 인체 내에서 일어나는 분자, 세포, 조직, 장기 수준의 복잡한 생명현상을 컴퓨터 프로그램으로 표현하여 다양한 인체 생리적 현상을 분석할 수 있도록 하는 기술을 의미한다. 이러한 컴퓨터 가상인체 기술을 개발하면 질병의 발생이나 진행에 대해서 훨씬 자세하고 정확한 진단과 분석이 가능하고, 약물이 인체에 작용하는 원리를 미리 예측하고 분석할 수 있으며, 특히 약물의 효능이 사람마다 다르게 나타나게 되는 원인을 규명할 수 있게 되어, 인류의 오랜 숙원인 건강한 장수 사회의 실현이 한층 가까이 다가올 것이다.

1990년대 중반에 병원성 박테리아의 일종인 마이코플라즈마균의 생리현상을 분자수준까지 컴퓨터 프로그램으로 표현한 전자세포(E-Cell) 프로젝트를 일본의 연구자들이 발표한 이래 점점 복잡한 생명체, 궁극적으로 인체의 생명현상까지 컴퓨터 프로그램으로 표현하려고 하는 국제적인 연구가 계속돼 왔다. 유럽에서는 가상 생리체(Virtual Physiome), 가상 간 네트워크(Virtual Liver Network), 바이오 모델(Bio-Model)과 같은 다국적 프로젝트가 진행돼 왔고, 일본에서는 전자세포 프로젝트에 이어 바이오 시뮬레이션과 같은 프로젝트가 진행되었다. 미국에서도 엔텔로스( E n t e l o s ) , 인제뉴이티(I n g e n u i t y ) , 셀벤타(Seleventa)와 같은 상용 시스템이 개발되었고 우리나라에서도 대장균을 프로그램화한 웹셀(WebCell))이나 효모의 유전자 회로를 프로그램화한 모네(MONET)와 같은 프로젝트가 수행되었다.

인체의 생리현상은 그 규모나 복잡도 면에서 박테리아나 효모와는 비교할 수 없을 정도로 복잡하기 때문에 인체 생리를 몸 전체 수준에서 컴퓨터 프로그램으로 표현하는 것은 매우 큰 기술적인 도전이라고 할 수있다. 현재까지 개발된 대부분의 기술이 세포 수준이나 인체의 특정 부위, 혹은 특정 생리 현상에 국한되고 있는 것이 바로 이러한 규모와 복잡도 때문이라고 할 수 있다.

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