※ 아래 글은 정보통신기술진흥센터(IITP)가 발간하는 주간기술동향 1811호(2017. 8. 30. 발행)에 기고한 원고입니다.


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DNA 분석 결과, 백인우월주의자 대부분은 ‘순수 백인’이 아닌 걸로.pdf



[ 요 약 ]


남북전쟁 당시 남부 연합군을 이끌던 로버트 리 장군의 동상 철거 문제를 둘러싸고 시작된 백인우월주의자들의 시위는 사상자가 발생하는 폭동으로 이어지고 있음한편트럼프 행정부 출범 이후 목소리를 내고 있는 극우 백인우월주의 활동가 중에는 DNA 분석을 통한 조상의 혈통 검사를 통해 순수 백인임을 과학적으로 증명 받고 싶어하는 사람들이 많은데실제 DNA 검사 결과 피험자의 3분의 2는 순수 백인이 아닌 것으로 나타나 이를 놓고 정체성에 혼돈을 겪는 일이 나타나고 있음



[ 본 문 ]

ž 미국 버지니아주 샬러츠빌에서는 백인우월주의자들의 폭동과 이에 맞선 인권단체들의 맞불 시위가 무력 충돌로 이어졌으며, 사태가 격화되자 주 정부는 비상사태를 선포


Ø 현지 보도에 따르면 약 6천 명의 백인우월주의(White Supremacy) 시위대는 나치 상징 깃발을 흔들고 나치의 구호인 피와 영토 등을 외치며 시위를 시작했고, 이 중 일부는 극단적 백인우월주의단체 KKK(쿠 클럭스 클랜)의 휘장도 들고 나왔음


<자료> BBC

[그림 1] 백인우월주의 시위에 등장한 KKK


Ø 시위대들은 이멘서페이션 파크에 있는 로버트 리 장군의 동상 철거가 결정되자 이 같은 시위를 진행한 것으로 알려졌는데, 리 장군은 남북전쟁 당시 남부연합군의 장군이며 리의 동상은 백인우월주의의 상징물로 받아들여지고 있었음


Ø 시위대는 인종차별적 구호를 외치며 격렬한 시위를 벌였고, 흑인 인권단체 회원을 중심으로 한 맞불 시위대와 곳곳에서 충돌했는데, 이 과정에서 1명이 사망하고 수십 명이 부상을 입는 등 사태가 격화되었음


Ø 사태가 격화하자 버지니아 주정부는 비상사태를 선포하고 상황이 더 악화할 경우 주 방위군을 동원하겠다고 시위대에 경고했으며, 현재 백인우월주의 시위대의 수는 급속히 줄고 이들에 반대하는 시위대의 수는 급속히 늘어나고 있는 상황


Ø 한편, 백인우월주의 시위 참여자 대부분은 트럼프 대통령의 지지자로 분류되는데, 이번 사태에 대해 트럼프는 폭력사태를 비판하며 국민 통합을 호소했지만, 맞불집회에 참가한 행동도 문제였다는 양비론을 펼쳐 또 다른 논란을 낳으며 여론의 질타를 받고 있음


ž 이처럼 백인우월주의 단체와 극우 단체가 사회 불안 요인으로 대두되고 있지만, 다른 한편에선 DNA 분석 서비스의 보급으로 백인우월주의 가치관의 근본이 흔들리고 있음


Ø 미국에서는 수년 전부터 100 달러 내외의 가격으로 DNA 분석 서비스 이용이 가능해졌는데, 주요 서비스 중 하나는 유전적으로 자신의 인종과 혈통을 분석해주는 것임


<자료> 23andMe


[그림 2] 23andMe ancestry 서비스


Ø 대표적인 저가 DNA 분석 서비스 업체는 구글 창업자 세르게이 브린의 전처인 앤 워지스키가 창업한 23andMe인데, 이 업체는 2007년부터 질병 예측 서비스를 제공해 왔으며, FDA(연방식품의약국)의 승인 없이 너무 많은 질병을 다루었다는 이유로 이용이 제한되기도 하였음


Ø 이후 23andMe는 일부 유전 질환 테스트와 선조의 구성 보고서 발간을 위한 테스트를 재개하였는데, 선조의 구성(Ancestry Composition)은 유전자 분석상 자신의 조상이 전세계 어느 민족, 어느 지역 출신인지를 구성도로 보여주는 것으로 다인종 사회인 미국에서 관심이 아주 높음


Ø 백인우월주의 단체의 활동이 점차 확대되는 가운데 23andME 등의 서비스를 통해 백인이라는 검증을 과학적으로 할 수 있게 되자, 일부 활동가들을 중심으로 DNA 분석을 이용해 자신이 순수 백인인 것을 확인하려는 움직임이 시작되었음


Ø 흥미로운 것은 자신이 순수 백인이라고 생각했던 활동가들 중에는 DNA 분석을 통해 백인 이외의 인종적 혈통이 섞여 있는 사례가 더 많았다는 것으로, 이 같은 결과표를 받아 든 활동가 대부분은 백인이 아니다라는 과학적 사실 앞에 정체성이 흔들리고 있다고 함


ž 이러한 사실은 UCKA 대학 연구팀에 의해 밝혀졌는데, 연구 결과에 따르면 조사를 받은 백인의 3분의 2가 인종적으로 순수 백인이 아닌 것으로 분석되었음


Ø UCLA 대학의 아론 파노프스키와 존 도노반 교수는 이 같은 결과를 담은 논문 When Genetics Challenges a Racist 's Identity: Genetic Ancestry Testing among White Nationalists(인종주의자의 정체성에 대한 유전학의 도전: 백인민족주의자들에 대한 유전적 선조 검사)를 공개하였음

When Genetics Challenges a Racists Identity Genetic Ancestry Tes


Ø 이 연구는 백인우월주의자들의 커뮤니티 사이트인 스톰프런트Stormfront)을 추적 조사한 것으로 여기에 올라온 글들 중에서 DNA 분석과 관련된 것만을 추출하여 내용을 분석한 것인데, 활동가의 대부분이 여기서 의견을 나누며 최근 들어 DNA 분석에 관한 글이 부쩍 눈에 띈다고 함


Ø 논문에 따르면 백인우월주의자들은 순수 백인인 것을 확인하고 싶어 가계 분석 검사를 받고 있으나, 순수 백인인 것을 확인 할 수 있었던 경우는 1/3에 불과하며, 나머지 2/3은 다른 인종이 섞여 있다는 결과표를 받았다고 함


Ø 순수 백인이 아니라고 판정된 백인우월주의 활동가들 사이에서, 그리고 순수 백인으로 판정된 사람들과 그렇지 않은 사람들 사이에서는 이 같은 결과를 어떻게 받아 들여야 하는지를 놓고 현재 갈등이 벌어지고 있는 것처럼 보임



Ø 대표적인 사례는 노스다코타주 인근에 순수 백인' 전용 마을을 건설하려던 크레이크 콥이라는 사람으로, 그는 2013년에 흑인 진행자인 트리샤 고다드의 TV쇼에 출연해 유전자 검사를 통해 자신이 순수 백인임을 증명하겠다고 도전하였음


Ø DNA 분석 결과 크레이그 콥은 유럽 인종 (European) 86%, 나머지 14%는 아프리카 인종(Sub-Saharan African)인 것으로 나타나자, 이를 본 진행자가 콥에게 헤이 형제라며 주먹 인사를 청했고 콥은 멋쩍게 거부하였음


<자료> Daily Mail

[동영상흑인 혈통을 가진 것으로 밝혀진 백인우월주의자


Ø 콥은 이 결과에 대해 통계 오류이기 때문에 자신은 받아들일 수 없다는 의견을 밝혔으며, 또한 DNA 분석 기술은 정크 사이언스(쓰레기 과학)로 결과가 미리 조작된 것이라는 억지스런 해석을 내놓았음


Ø 순수 백인이 아니라는 결과에 대해 스톰프런트의 다른 회원들은 거울로 봤을 때 백인처럼 보이면 문제가 없다거나 테스트 결과가 아니라 본인의 마음가짐이 중요하다는 등의 견해를 내놓기도 한다는데 대체로 내적 혼돈과 괴로움이 느껴지는 코멘트들이 많다고 함


ž 23andMe에 따르면 미국이 다인종 사회임을 입증하듯, 테스트에 참가한 대부분의 사람은 여러 인종의 유전적 요소로 구성되어 있다고 함


Ø 23andMe는 인종을 특정하기 위해 피험자의 유전자와 특정 지역에 살고 있는 사람의 유전자를 비교하는 방법을 취하고 있음


Ø 우선 세계 각국에서 샘플을 모아 인종과 유전자 사이의 관계에 대한 데이터베이스를 생성하여 이를 레퍼런스로 삼고, 피험자의 유전자를 레퍼런스와 비교해 인종을 결정하는 프로세스임


Ø 레퍼런스의 총수는 1만 개 이상인데, 23andMe 회원의 데이터도 이용하고 있긴 하지만 대부분은 스탠퍼드 대학의 인간 지놈 다양성 프로젝트(Human Genome Diversity Project) 등 외부의 연구 결과를 인용하고 있음


Ø 분석 결과 인종은 유럽인(European), 남아시아인(South Asian), 동아시아인과 토종 어메리칸(East Asian & Native American), 사하라 이남 아프리칸(Sub-Saharan African), 중동과 북아프리카인(Middle Eastern & North African), 오세아니아인(Oceanian)의 여섯 종류로 구분됨


Ø 한국인은 동아시아인으로 구분되는데 여기에는 중국인(Chinese), 몽고인(Mongolian), 일본인(Japanese), 야쿠트인(Yakut, 러시아 연방 사하 공화국에 거주) 등이 함께 포함


ž 미국에서 백인우월주의는 과거의 것으로 생각되고 있었지만, 트럼프 당선을 전후에 드러나기 시작했으며 최근 들어서는 매일 뉴스에 등장하고 있는 상황


Ø 백인이 다른 인종보다 뛰어나다라는 이데올로기에 근거해 백인이 사회를 통제해야 한다는 백인우월주의의 근원은 남북전쟁으로 거슬러 올라감


Ø 노예 제도의 확대를 금지한 링컨이 대통령에 당선되자, 남부의 11개 주는 이에 반대해 연방을 이탈하고 독자적으로 미국 연합국(Confederate States of America)를 설립했는데, 연합국의 대통령은 제퍼슨 데이비스였고, 연합군을 지휘한 장군은 로버트 리였음


Ø 1861년에 시작된 남북전쟁은 4년 만에 북부군의 승리로 끝이 났으나, 남부에서는 연합국을 회상하기 위해 곳곳에 제퍼슨 데이비스와 로버트 리의 동상을 건립해 왔음


Ø 이에 대해 최근 인권단체들은 인종차별을 상징하는 동상을 철거해야 한다는 목소리를 높여 왔고 각 주와 시에서는 철거 작업을 위한 움직임을 시작하였는데, 이번 샬러츠빌에서의 유혈사태 역시 시에서 동상 철거 움직임을 표명한 직후 열린 반대 집회가 기폭제가 되어 발생한 것


ž 트럼프 행정부 기간 동안 백인우월주의 행동이 쉬 잦아들 지 않을 수 있다는 전망이 나오는 가운데, DNA 분석 같은 과학적 사실이 어떤 변수로 작용할 지 관심이 모이고 있음


Ø 동상 철거를 둘러싼 충돌이 반복되지 않도록 다른 주와 도시에서는 인종 차별을 의미하는 상징물은 공공 장소에 부적합하다는 규정을 내세워 철거 작업을 서두르고 있음


Ø 반면, 지식인 중에는 미국의 역사를 후세에 올바로 전하기 위하여 어두운 사실을 묻고 지내 보낼 것이 아니라 과거의 교훈으로 남겨야 한다는 의견을 개진하는 사람도 적지 않음


Ø 특히나 현재 미국 국회 의사당에는 50개 주를 상징하는 100인이 동상이 전시되고 있는데, 여기에도 제퍼슨 데이비스(미시시피주 대표)와 로버트 리(버지니아주 대표)가 포함되어 있어 철거해야 하는지 여부에 대한 찬반 논란이 계속되고 있음


<자료> National Statuary Hall


[그림 3] 미 국회의사당 내 100인의 동상


Ø 백인우월주의 단체와 극우 단체의 활동이 늘어나고 있는 이유로 트럼프 대통령이 이들의 과격한 활동에 관대한 태도를 보이고, 나아가 은근히 지지하고 있기 때문이라는 점을 지적하는 견해도 있음


Ø 시위에는 참여하지 않지만 극우 백인우월주의 운동을 지지하는 그룹이 존재하고 있고, 이들은 소위 샤이(shy) 트럼프로 불리는 트럼프 대통령 지지 기반의 한 축을 이루고 있다는 지적임


Ø 트럼프 정부 하에서 극우 세력의 주장이 확산될 것인지, 아니면 DNA 분석 등 과학적 사실 기반이 백인우월주의자들의 정체성에 혼란을 가져와 이들의 활동을 둔화시킬 수도 있을 것인지 향후 미국 사회의 움직임에 관심이 모이고 있음






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※ 아래 글은 정보통신기술진흥센터(IITP)가 발간하는 주간기술동향 1807호(2017. 8. 2 발행)에 기고한 원고입니다.


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마이크로소프트, DNA 기억 소자에 데이터를 저장하는 방법 개발.pdf



ž 마이크로소프트 리서치(Microsoft Research) DNA를 단위로 하는 기억 소자에 데이터를 저장하고 그것을 읽어내는 데 성공했다고 발표


Ø 마이크로소프트 리서치에 따르면 DNA에 비디오 영상 등을 저장하고 오류 없이 읽어 비디오를 재생할 수 있었으며

데이터 용량은 200MB로 영상 외에 데이터베이스 등이 포함되어 있었음


Ø 이 실험은 지난해 실시되었으며, 올해 들어 연구 내용을 자세히 소개한 논문 DNA 데이터 스토리지 확장과 무작위 접근 검색(Scaling up DNA data storage and random access retrieval)으로 발표되었음

Scaling up DNA data storage and random access retrieval.pdf



ž 기억 소자로서 DNA가 주목 받는 이유는 기억 밀도에 있는데, 인터넷 상의 모든 정보를 중형 사전 한 권 정도의 크기에 담을 수 있는 것으로 알려져 있음


Ø DNA에는 고밀도로 데이터를 저장할 수 있기 때문에, 마이크로소프트는 이 연구 성과를 바탕으로 DNA 저장 장치를 개발하고 몇 년 후에는 데이터 센터에 설치해 운용할 계획임


Ø 현재의 저장 매체들은 물리적 한계에 다다르고 있는데, 광학 디스크나 하드 디스크, 플래시 메모리(SSD) 등이 장기 보존 저장 매체로 사용되고 있으나 하드 디스크의 기억 밀도는 1 평방 밀리미터당 10GB(10^10 바이트)로 한계에 가까워지고 있음


Ø 이에 비해 MS가 개발한 DNA는 저장 밀도가 1 평방 밀리미터당 10 18승 바이트(10^18 B) 1억 배가 높아 기억 밀도가 현저히 높기 때문에 차세대 기억 소자로 주목 받고 있음


Ø 또한 DNA를 기억 소자로 사용하면 장기 저장도 가능하게 되는데, DNA는 실리콘과 달리 부드럽고 파괴되기 쉽다는 이미지가 있지만 DNA를 저온 저습으로 저장하면 노화가 매우 작음


Ø 매머드의 DNA로부터 매머드를 재생하는 프로젝트가 진행되고 있는 데서 알 수 있듯이, DNA는 수십만 년 전의 정보가 정확하게 유지될 수 있음


Ø 플로피 디스크나 카세트 테이프 판독 장치의 경우 제조가 중단되면서 더 이상 사용할 수 없게 되는 문제가 발생했지만, DNA의 판독 장치(DNA 시퀀서)는 인간이 존재하는 한 아주 오랜 기간에 걸쳐 이용할 수 있는 장점이 있음


Ø 마이크로소프트는 DNA를 기억 소자로 사용하는 이번 연구결과를 프로토타입으로 삼아, 자체적으로 차세대 스토리지 개발에 나설 계획인 것으로 알려짐


<자료>Microsoft


[그림 1] DNA 기억 소자에 데이터를 저장


ž DNA를 저장 매제로 이용하는 논리는 매우 간단하지만, 이것을 실제로 실행하려면 고도의의 기술이 필요함


Ø DNA를 메모리로 사용하려면 정보 2 비트를 DNA를 구성하는 염기(A, G, T, C)에 인코딩 하면 되는데, A(00)-G(01)-T(10)-C(11)로 표현이 가능하며 AG의 경우 0001로 표현할 수 있음


Ø 현재 데이터는 01로 구성되어 기억장치는 2비트로 구동되지만, 이를 DNA 소자를 이용해 A-G-T-C의 조합으로 대체하면 4비트로 구성되는 메모리 소자가 가능해 지는 것임


Ø DNA 기억 소자는 논리적으로 랜덤 액세스 메모리(Random Access Memory)로서 기능하는데, 이는 PC에서 사용되는 SRAM DRAM에 해당함


Ø 기억하는 정보의 기본 단위(레코드)를 정의하고 여기에 ID나 주소, 혹은 페이로드를 설정하며, 정보를 기록할 때 이런 구성의 DNA를 생성하게 됨


Ø 이 과정은 DNA 합성(DNA Synthesis)이라고 불리며 DNA의 염기를 특정 배열로 쌓아 올리게 되는데, 현재 많은 스타트업들이 등장하여 DNA 합성 기술이 고도로 진화하고 있음


Ø 생성된 DNADNA (DNA Pool)이라는 용기에 보관되며, DNA를 읽을 때는 DNA 판독 장치 (DNA 시퀀서)를 사용하는데, 유전자 분석 때와 같은 방식으로 용기 안의 DNA 서열을 읽어 냄


ž 남은 기술적 과제는 DNA 생성 과정에서 어떻게 고속으로 DNA를 생성하느냐인데, DNA라는 생물체를 생성하려면 시간과 비용이 많이 소요됨


Ø 현재 DNA 생성 속도는 초당 400 바이트로 200MB를 생성하려면 약 80만 달러가 드는데, 상용화를 위해서는 DNA 생성 속도를 올리고 가격을 낮출 수 있는 기술적 돌파구가 필요함


Ø 결국 유전자에 데이터를 저장하기 위해서는 DNA를 편집하여 기억 소자를 생성할 뿐만 아니라 편집한 DNA를 미생물에 통합해 새로운 자료를 생성하는 합성생물학의 발전이 필요함


Ø 생물학과 최신 IT 기술이 융합된 합성 생물학(Synthetic Biology)은 주로 신약 개발과 신소재의 합성에 응용되고 있는데, DNA를 기억 소재로 한 데이터센터에도 적용이 가능한 것임

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※ 아래 글은 정보통신기술진흥센터(IITP)가 발간하는 주간기술동향 1802호(2017. 6. 28 발행)에 기고한 원고입니다.


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식물로 만드는 햄버거, 생물학과 인공지능을 결합한 합성생물학의 혁신.pdf



ž 소고기 사용 없이 식물로만 만든 햄버거는 최근 생물학과 인공지능(AI)을 결합한 합성생물학(Synthetic Biology)을 통해 벌어지고 있는 혁신의 한 사례임


Ø 실리콘밸리에서는 지금 첨단 기술을 이용한 차세대 식품의 제조에도 큰 관심이 쏠리고 있는데, 실제 소고기와 맛을 분간 할 수 없을 정도라는 식물로만 만든 고기 패티가 대표적


Ø 스탠퍼드 대학의 생물학 교수 패트릭 브라운이 실리콘밸리에 창업한 스타트업 임파서블 푸드(Impossible Foods)는 합성생물학을 통해 식물에서 육류를 생산하는 연구를 하고 있음


Ø 아몬드와 마카다미아 오일 등 오직 식물성 원료만으로 제조한 패티와 치즈를 사용해 버거를 만들고 있는 이 기업은 차세대 식량 개발을 미션으로 내세우고 있으며, 구글 벤처스와 빌 게이츠 등으로부터 1억 달러 이상의 투자를 유치한 것으로도 유명함


<자료> Impossible Foods


[동영상] 식물로만 만든 임파서블 버거


Ø 이 기업이 만든 햄버거의 이름은 임파서블 버거(Impossible Burger)로 연구 단계를 거쳐 이미 샌프란시스코 지역의 레스토랑에 제공되기 시작하였음


Ø 외형은 보통 햄버거와 동일하고 패티에서도 붉은 육즙이 나오는데, 외형뿐만 아니라 맛도 실제 소고기와 거의 흡사하다는 평가를 받고 있으며, 고기 맛이 약간 덜하다는 반응도 있긴 하지만 식물로만 만들었다고는 믿을 수 없을 정도라는 반응이 주를 이루고 있음


ž 임파서블 푸드는 리버스 엔지니어링을 통해 실제 햄버거의 구성 요소를 분석한 후, 버거의의 맛을 결정하는 소재를 찾아낸 다음 임파서블 버거를 개발하였음


Ø 임파서블 버거는 밀에서 추출한 단백질을 사용해 패티의 모양과 식감을 만들어 내는데, 패티의 표면은 감자의 단백질로 덮어 그릴에서 구우면 고소한 맛을 내게 하였고, 패티 안에는 코코넛 오일 입자를 넣어 지방이 희끗희끗하게 들어 있는 것처럼 보이게 하는 동시에 그릴에 구우면 기름이 탁탁 튀게 만들었음


<자료> Impossible Foods


[그림 1] +(HEME)+코코넛으로 만든 패티


Ø 리버스 엔지니어링을 통해 알아낸 햄버거의 맛을 결정하는 소재는 (Heme)인데, 이는 혈액의 헤모글로빈의 색소를 구성하는 물질로 진한 붉은색의 액체임


Ø 힘을 패티에 추가하면 소고기 색깔처럼 되고 구우면 옅은 붉은색의 육즙으로 나오는데, 힘은 산소와 결합하여 고기 특유의 철분을 포함한 향기와 맛을 내는 요소로 햄버거의 맛을 결정하는 가장 중요한 재료가 됨


Ø [그림 1]는 패티를 만드는 모습인데, 붉은색 부분이 밀 단백질에 힘을 더한 것이고, 흰색 알갱이가 코코넛 입자임


ž 임파서블 푸드는 핵심 소재인 힘을 생물학적 기법으로 생성하는데, 이처럼 식물로 육류를생산하려는 것은 현재 방식으로 가축을 사육하는 데는 한계가 있다고 보기 때문


Ø 콩에는 힘에 포함되어 있는 단백질인 렉헤모글로빈이 들어 있는데, 임파서블 푸드는 콩에서 렉헤모글로빈(Leghemoglobin)의 유전자를 뽑아 효모 분자에 주입한 후 효모를 발효시켜 렉헤모글로빈을 생성한 다음 이를 여과해 힘을 추출하는 합성생물학의 방법을 쓰고 있음


Ø 콩과 식물의 뿌리에는 렉헤모글로빈이 포함되어 있고 산소와 결합하여 힘을 운반 역할을 담당하고 있지만, 음식에서 힘을 채취하는 방식은 대량생산이 불가능하고 이 과정에서 이산화탄소가 방출되므로 합성생물학의 방법으로 생성하지 않으면 사업 타당성이 성립하지 않기 때문


Ø UN에 따르면 2050년경 세계 인구는 약 95억 명에 달하며 육류 소비량은 연간 약 1천억 마리로 현재의 2배에 달할 것으로 전망되는데, 이러한 규모의 가축을 사육하는데 필요한 엄청난 양의 건초와 물을 마련하지 못한다면 고기 공급은 한계가 발생할 수 있음


<자료> Food and Agriculture Organization of United Nations


[그림 2] 2050년 전세계 육류 섭취 수요


Ø 사료 문제보다 심각한 것은 수질과 대기오염 등 환경문제로, 현재의 가축 규모로도 문제가 심각한데 향후 더 많은 가축을 사육해야 한다면 환경문제는 재앙 수준이 될 수도 있음


Ø 임파서블 푸드는 이런 문제를 해결하여 인류의 육류 섭취 문화를 지속시키기 위해 합성생물학의 기법을 이용한 육류 생산 기술을 개발하고 있는 것임



Ø 이 기업은 현재 콩으로 만든 소고기인 '비욘드 미트(Beyond Meat)뿐만 아니라 인공계란 '햄튼 크릭(Hampton Creek)', 영양음료 '소이렌트(Soylent)', 건강한 캔디 '언리얼 브랜드(Unreal Brands)' 등 다양한 대체식품들을 연이어 출시하고 있음


<자료> Quarts

[그림 3] 식물로 만든 다양한 대체 육류들


Ø 임파서블 푸드의 등장에는 소비자 인식의 변화도 한몫을 하는데, 공장에서 인공적으로 생산된 육류에 대한 이미지는 매우 좋지 않아 그 동안 소비자들은 이를 섭취하는 것에 거부감을 가지고 있었지만 최근 수용 태도에 변화가 감지되고 있음


Ø 한 조사 결과에 따르면 밀레니얼 세대들은 공장에서 제조되는 육류에 대해 큰 거부감이 없으며, 이를 건강식품인 동시에 환경친화적인 제품으로 생각한다고 함


ž 합성생물학은 생물로 이루어지는 부품이나 시스템을 설계·제조하는 기술을 가리키는데, 최근에는 합성생물학에 의해 자연계에는 없는 기능을 가진 식품들이 등장하고 있음


Ø 합성생물학은 유전자 엔지니어링 2.0(Genetic Engineering 2.0)이라고 불리는 유전 공학의 최신 기술을 사용하고 있는데, 특정 단백질을 생성하는 프로그램인 유전자 코드(Genetic Code)를 형성하는 염기(A, T, C, G)를 편집하고 미생물의 DNA에 내장된 단백질을 생성하며, 이런 기술을 응용해 의료, 농업, 생활에 도움이 되는 물질을 생성하고 있음


Ø 합성생물학을 통해 자연계에는 없는 기능을 가진 제품들이 등장하고 있는데, 이들은 불가능한 물질들(Impossible Materials)이라 불리며 말 그대로 믿을 수 없는 기능을 제공함


Ø 임파서블 버거의 사례 외에도, 식물에서 우유를 생산하는 연구도 진행되고 있으며, 특수 소재로 과일을 코팅하여 저장성을 크게 향상시킨 썩지 않는 과일도 등장하고 있음


Ø 비단 음식 분야에서 활용뿐만 아니라 해파리와 오징어 등의 생물이 가진 발광 메커니즘을 유전자 조작으로 만들어 이를 건물의 조명에 응용하려는 연구나, 금속보다 가볍고 튼튼한 플라스틱 엔진을 만들려는 연구도 진행되고 있음


Ø 의료 분야에서는 CRISPR/Cas9이라는 고급 유전자 편집 기술을 사용한 암 치료제의 개발이 진행되고 있는데, 이 역시 합성생물학의 한 응용 사례임


ž 합성생물학을 통해 물질을 개발하는 기술이 급진전하게 된 배경에는 인공지능과 로보틱스의 발전에 있는데, 스티브 잡스는 생전에 이 합성생물학을 21세기 최대 혁신이라 지칭


Ø 합성생물학을 기반으로 새로운 물질을 개발하는 방법을 마이크로우브 엔지니어링(Microbe Engineering)이라고도 하는데, 말 그대로 미생물을 대상으로 엔지니어링을 하여 DNA 구조를 설계하고 이를 시험을 통해 검증하는 작업을 반복하는 것임


Ø 합성생물학은 아직 개척 중인 분야로 시행착오를 통해 연구가 진행되고 있는데, DNA 구조와 분자 반응 패턴의 수가 너무 방대해 AI와 기계학습 기술이 없다면 진행할 수 있으며, 실제 검증도 모든 프로세스를 자동화 해 로봇이 실험을 수행하고 AI가 그 결과를 확인할 필요가 있음


Ø 이런 이유로 합성생물학은 AI와 로보틱스 기술의 급진전에 힘입어 연구가 가속화되고 있는 것이며, 21세기 최대의 혁신은 생물학과 기술의 교차점에서 태어난다는 말을 낳고 있음


Ø 이는 생물학자들의 발언이 아니라 스티브 잡스가 죽기 직전에 한 말이며, 과연 그의 통찰대로 양자의 교차점인 합성생물학을 통해 놀라운 기능을 가진 제품들이 등장하고 있음


Ø 임파서블 푸드가 보여주고 있는 놀라운 성과물들은 왜 구글이 이 기업을 3억 달러에 인수하려 했는지, 그리고 임파서블 푸드는 그런 제안을 왜 거부했는지를 잘 설명해 주고 있음

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※ 다음 글은 정보통신기술진흥센터(IITP)가 발간하는 주간기술동향 1763호(2016. 9. 14 발행)에 기고한 원고입니다. 


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소프트웨어로 정의되는 인간, 유전자 규명으로 건강장수 구현.pdf



[ 요 약 ]


인간은 소프트웨어로 정의될 수 있다(Software Defined Human)는 개념이 의료기술에 적용되고 있음유전자가 사람의 기본 소프트웨어로 작동하며 우리의 신체 특성을 결정하는 코드를 생성한다는 것으로코드에 따라 신체가 형성되고 질병이 발병하기 때문에이 메커니즘을 규명하면 인간이 건강하게 오래 살 수 있다는 것최근 SDH 개념을 현실화하여인간의 오랜 염원인 무병장수를 구현하기 위한 의료 기술과 서비스들이 등장하고 있음




[ 본 문 ]


◈ 미국의 벤처기업 HLI(Human Longevity, Inc.)는 사명에서 알 수 있듯이 유전공학을 응용해 건강히 장수하기 위한 의료 서비스를 제공하려 하고 있음

HLI의 미션은 질병을 예방하고 개인에 특화된 치료를 하는 것인데, 노화를 암이나 심장질환 보다 심각한 질병으로 바라보고, 노화를 치료하는 의료 기술을 개발 중




<자료> Human Longevity, Inc.


[그림 1] 유전공학 기반 헬스케어 기업 HLI


• 지금의 의료는 질병의 치료에 초점이 맞춰져 있지만, HLI는 질병의 발병을 방지하는 것을 목적으로 하는데, 개인에게 장차 어떤 질병이 발병할 것인가를 예측하고 그 질병을 예방하기 위한 사전적 의료 서비스를 제공하고 있음


이는 인간을 유전자라는 소프트웨어로 정의할 수 있다는, Software Defined Human(SDH) 컨셉에 기반한 것으로, 소프트웨어 코드 해독을 통해 인간의 건강과 수명을 제어할 수 있음을 제시하고 있음


HLI는 크레이그 벤터(Craig Venter)와 피터 다이아맨디스(Peter Diamandis) 2013년 설립했는데, 벤터는 미국의 국가 프

로젝트와 경합하며 인간 유전자 배열의 규명에 크게 기여한 인물이며, 다이아맨디스는 X 프라이즈 재단(X Prize Foundation)을 창설하였음


X 프라이즈 재단은 전지구적 차원의 과제 규명을 목표로 하는 세계 최대 비영리 벤처재단으로, 구글 등의 후원을 받아 수백만 달러의 상금을 내걸고 미래를 바꿀 실마리가 되는 문제 해결을 위한 아이디어와 기술을 공모하고 있음


HLI이 노화 치료를 위한 의료 서비스를 제공할 수 있게 된 배경에는, 기술의 특이점(singularity)를 이끄는 기하급수적인 기술 발전이 있음


인간의 유전자 배열을 규명하기 위해 1990년에 시작된 미국의 국가 프로젝트 휴먼 지놈 프로젝트(Human Genome Project)는 초기 성과는 더디었지만 13년의 시간과 270억 달러를 투자해 2003년에 목표에 도달


참고로 휴먼 지놈 프로젝트 시작에 즈음해, 크레이그 벤터는 인간의 유전자 배열을 처음으로 규명하고 이를 바탕으로 벤처기업 셀레라(Celera)"를 설립한 바 있음


셀레라는 국가 프로젝트와 경합하며 인간 유전자 배열 완전 규명을 시도했는데, 국가 프로젝트가 셀레라 보다 약간 빨리 규명에 성공했고 연구 성과를 일반에 공개하였음




<자료> gettyimages


[그림 2] 셀레라 CEO 크레이그 벤터(왼쪽)


• 비록 유전자 배열 완전 규명으로 특허 취득을 목표로 한 셀레라의 주가는 급락했지만 벤터의 방법과 업적은 높이 평가 되었으며, 벤터는 이후 유전자 사업 부문에서 많은 벤처기업을 설립해 왔으며 HLI까지 이어지고 있음


이처럼 유전자 서열 분석 기술인 시퀀싱(sequencing)의 발전으로 인간 유전자 배열을 단시간에 저렴한 비용으로 해석할 수 있는 환경이 구축되었는데, 현재 한 사람의 유전자 배열을 특정하는 데 드는 비용은 1천 달러 정도이며, 처리 시간은 15 분 정도임


한편 유전자 배열이라는 대규모 데이터를 처리하기 위해서는 최신 정보기술이 사용되고 있는데, 아마존 클라우드 및 신경망을 포함한 기계학습 등이 여기에 포함됨


HLI는 선진 의료연구 플랫폼인 헬스 뉴클리어스(Health Nucleus)를 설립했는데, 이곳에서 포괄적인 신체 데이터를 수집하고 건강 장수 실현을 위한 의료 서비스를 제공함




<자료> Human Longevity, Inc.


[그림 3] 헬스 뉴클리어스의 컨셉


• 헬스 뉴클리어스는 유전자 분석과 의료 검사를 통해 개인의 신체 정보를 파악하고, 건강히 생활하기 위한 각종 의료 서비스를 제공


헬스 뉴클리어스는 가까운 미래에 보게 될 건강검진 센터일 수 있는데, 이 시설에서 고객의 신체에 대한 포괄적인 데이터를 수집하며, 이 데이터를 바탕으로 고객의 신체 이미지를 구성하고 건강하게 장수하기 위한 의료 로드맵을 시각화 함


◈ 헬스 뉴클리어스에서 수집하는 고객의 데이터는 유전자 정보뿐 아니라, 체내 대사 산물의 분석 등을 포함한 신체 정보까지 다방면에 걸쳐 있음


유전자 정보로는, 현재 대부분의 유전자 분석 서비스들이 한정된 유전자만을 대상으로 하는 데 비해, 헬스 뉴클리어스는 모든 유전자를 분석 대상으로 포함시켜 전체 유전자 배열을 검출함


고객의 유전자를 분석하고 유전자 변이를 찾아 개인의 특성을 파악하는데, 유전자 배열의 변이는 신체적 특성(눈동자 색, 머리 색 등)을 결정할 뿐만 아니라 질병을 발병시키는 원인이 되는 위험요인이기 때문


신체 정보는 다양하게 수집하는데, 가령 미생물군유전체(Microbiome) DNA 염기서열을 분석하고 박테리아 종류를 파악하며. 이를 통해 박테리아의 불균형 상태(Dysbiosis)를 파악


인간의 몸이나 얼굴에는 수조 개의 박테리아가 서식하고 있는데, 이 박테리아들을 미생물군유전체라 불리며 건강한 생활을 위해서는 빼놓을 수 없는 존재임


미생물군유전체는 인간이 태어나면서부터 인간 몸에 서식해 오고 있는데, 면역 체계를 만드는 등 중요한 역할을 담당하며, 음식을 소화, 흡수하여 영양분을 만들어 냄


헬스 뉴클리어스는 미생물군유전체의 구성과 기능이 질병 및 건강한 생활에 어떻게 영향을 주는지에 대한 연구를 진행하고 있으며, 또한 질병을 식별하기 위해 미생물군유전체를 활용한 바이오 마커를 개발하고 있음


체내 대사산물(metabolites)을 측정 및 분석하는 대사체(Metabolome) 분석도 하는데, 대사산물은 저분자 화학물질들로 설탕, 지방, 호르몬 등을 가리키며, 세포 안쪽이나 소화 박테리아가 생성하는 물질 등을 포함함


대사 물질은 인체의 생리 상태를 나타내는 직접적인 정보가 되므로, 대사 산물을 분석한 결과를 통해 생리 상태의 불균형이 나타난다면 질병의 전조로서 파악할 수 있음


이 밖에도 의료 이미징 기술을 사용해 신체 구조를 세부적으로 자세히 파악하는데, 헬스 뉴클리어스가 독자적으로 개발한 기법을 통해 신경계의 분류, 대사 분석, 뇌와 목의 혈관계 분석 및 조기 암 검진 등을 수행함


◈ 헬스 뉴클리어스는 검사 결과를 보고서로 정리해 고객에게 다양한 형태로 제공하며, 고객의 주치의와 연계해 질병의 위험과 건강 상태를 지속적으로 모니터링 함



<자료> iTunes


[그림 4] 아이패드용 헬스 뉴클리어스 앱


• 신체에 대한 종합적인 분석 결과는 약 500 페이지로 구성되는 방대한 양인데, 이 데이터들은 웹 사이트에서 볼 수 있으며 아이패드 앱으로도 볼 수 있게 제공하고 있음


고객이 스스로 결과를 분석하기는 매우 힘들기 때문에, 헬스 뉴클리어스는 고객 주치의와 연계해 치료와 건강유지 활동을 수행


헬스 뉴클리어스는 2016 1월부터 운영을 시작하였으며, 지금까지 200여 명을 대상으로 검사를 실시했는데, 고객의 30%에서 새로운 문제를 발견했고, 즉시 의료 조치를 취할 수 있었다는 등의 성과가 보고되고 있음


헬스 뉴클리어스는 현재 제한된 그룹을 대상으로 시험 운용을 전개하고 있는 단계로, 고객들이 건강하게 장수하게 만든다는 궁극적 목표를 달성하려면 아직 갈 길이 멂


헬스 뉴클리어스의 이용료의 25,000 달러로 서비스 이용자는 일부 부유층에 한정될 수밖에 없으며, HLI가 현재 보험 적용할 수 있도록 보험 회사와 협의를 거듭하고 있기는 하지만 일반인에게 보급되려면 좀 더 시간이 걸릴 전망


HLI100만 명의 유전자 분석을 목표로 하고 있으며, 제약업계 큰 손인 아스트라제네카(AstraZeneca)와 제휴하여 유전자와 질병의 관계 규명 작업을 진행하고 있음


현재 헬스 뉴클리어스를 통해 수집할 수 있는 데이터는 매우 적지만, 제휴를 맺은 아스트라제네카는 자체 임상 시험에서 얻은 50만 명의 DNA HLI에 제공하고 있으며, HLI는 이 DNA를 시퀀싱하여 분석을 수행하고 있음



HLI는 샘플에서 유전자 변이가 있는 피험자들을 수천 명 단위로 추출한 뒤 질병과 치료제의 관계를 분석하고 있는데, 유전자 중에서 특정 패턴을 감지하고 질병과의 관계를 연결해 가는 이 분석 작업은 엄청난 계산능력을 필요로 함


인간의 유전자는 2만 개 정도로 알려져 있는데, 건강에 미치는 영향을 이해하기 위해서는 2만 개의 유전자와 피실험자의 생활 환경, 행동, 약물에 대한 반응, MRI 검사 결과, 의료 시험 결과를 비교할 필요가 있기 때문


인간의 유전자를 구성하는 염기(A, C, G, T의 네 가지)의 수는 64억 개에 이르며, 피험자의 신체적 특성이나 검사 결과와 비교하기 위해서는 대규모 계산 환경이 필요함


유전자는 하나의 언어 체계와 유사하다고 볼 수 있는데, 특정 언어에 대한 자연어 분석에서 요구되는 기술 수준이 유전자 분석에서도 요구됨


이 때문에 HLI는 구글에서 번역 서비스(Google Translate) 개발을 이끌어 왔던 기계학습 전문가 프란츠 오취를 채용했는데, 기계 번역에서는 사용되는 신경망 등 기계학습 기술을 유전자와 질병 간 관계 규명에 응용하기 위해서임


예를 들어, 전체 유전자와 뇌 MRI 이미지를 기계학습 기법으로 비교하여 알츠하이머 병의 원인이 되는 유전자 변이를 발견 할 수 있을지도 모르며, 이를 통해 알츠하이머 병의 진행을 억제하는 약의 등장에 대한 기대를 높일 수 있을 것임




<자료> HLI, https://youtu.be/QwS-b-stG7o


[동영상미래형 검진센터 헬스 뉴클리어스


HLI는 매우 도전적인 사업이지만, 대기업들로부터 대규모 출자를 받아 사업을 전개하고 있으며, 의료 기술의 새로운 돌파구가 될 수 있을 지 세계의 주목을 받고 있음


장수는 인류의 오랜 소망이었지만, 전세계 국가들이 인류 역사 초유의 고령화 현상이 전개되고 있는 현 상황을 위기로 인식하고 있는 이유 중 하나는 고령화로 인해 지출되는 의료비용의 규모가 막대하기 때문


고령화 시기의 질병은 암, 심혈관 질환 등 중증인 경우가 많은데, 이는 치료 방법도 어렵고 기간이 길며, 완치를 시키지는 못하면서 단지 생명을 연장하기 위한 치료인 경우도 많아 무의미한 고액의 의료비 지출로 이어지는 문제를 낳고 있음


유전자 정보를 환자의 의료 기록이나 건강검진 결과와 조합해, 효과적인 치료법을 발견하고 암이나 심장 질환 등 심각한 질병에 걸리는 것을 예방하기 위한 방법을 찾아 낼 수 있다면, 이는 고령화 문제 해결을 위한 유용한 방책이 될 수 있음



HLI는 모든 사람의 유전자를 분석해 건강한 생활을 영위하는 것을 목표로 하고 있으며, 헬스 뉴클리어스가 향후 건강검진의 프로토타입이 될 것이라 주장하고 있는데, 질병을 예방하는 것이 질병을 치료하는 것보다 더 큰 의미가 있기 때문


최근 스마트폰 기기를 이용한 건강관리가 확산되고 있는 것도 의료의 패러다임이 치료에서 예방 중심으로 이동 중임을 보여주는 것인데, HLI는 여기서 더 나아가 유전자라는 소스 코드 단위에서 근본적으로 예방 의학 패러다임을 구현하려 하고 있음


이러한 패러다임의 변화 기저에는, 이전까지 하드웨어로 이해했던 것들을 소프트웨어 관점에서 정의(Software-defined)하려는 움직임이 자리잡고 있으며, HLI는 사람을 유전자라는 소프트웨어로 정의되는 존재로 바라보고 있음


HLI는 지금까지 3억 달러의 투자를 유치하였으며, 올해 안에 IPO도 예상되고 있는데, 이는 HLI의 근원적 접근 방식에 대한 관심과 기대가 매우 높음을 잘 보여주고 있음


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