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현재) 6. 코로나19 백신과 mRNA 기술의 등장 1. 코로나19 백신과 mRNA 기술의 등장2020년 전 세계를 강타한 코로나19 팬데믹은 인류에게 감염병 대응의 한계를 일깨워 주었다. 기존의 백신 개발 방식으로는 빠르게 확산하는 바이러스에 즉각 대응하기 어려웠고, 이때 등장한 기술이 바로 메신저 리보핵산(mRNA) 기반 백신이었다. mRNA 백신은 바이러스 자체를 주입하지 않고, 바이러스의 단백질을 만드는 설계도만 우리 몸에 전달한다. 이 설계도에 따라 우리 세포가 스스로 바이러스의 일부분인 ‘스파이크 단백질’을 만들어 면역 반응을 유도한다. 그 결과, 실제 바이러스가 침입했을 때 신속하고 강력하게 대응할 수 있는 항체와 면역세포가 형성된다. 이 기술은 미국의 화이자(Pfizer)와 모더나(Moderna)에서 상용화되어 전 세계 수십억 명에게 접종되..
현재) 5. 합성 생물학: 새로운 생명을 설계하는 과학 1. 합성 생물학이란 무엇인가?합성 생물학(Synthetic Biology)은 생명체를 이해하는 것을 넘어, 그 구성 요소를 직접 설계하고 창조하는 과학이다. 이는 생명체의 기본 단위인 DNA, 단백질, 세포 등을 공학적으로 조작하여 새로운 생명 기능을 구현하거나 기존 생명체의 특성을 개선하는 기술을 말한다. 전통적인 생명과학이 ‘자연을 이해하는 학문’이었다면, 합성 생물학은 ‘자연을 재설계하는 학문’이라 할 수 있다. 예를 들어, 세포에 인공 유전자 회로를 삽입해 특정 화학물질을 생산하게 만들거나, 박테리아를 활용해 오염 물질을 분해하도록 설계할 수 있다. 이러한 과정에는 컴퓨터 공학, 시스템 공학, 유전공학이 긴밀히 결합되어 있으며, 생명체를 ‘예측 가능한 생물 시스템’으로 다루려는 시도가 이루어진다..
현재) 4. 유전자 편집과 윤리적 논란 유전자 편집 기술, 생명의 설계도를 다시 쓰다 1. 유전자 편집 기술이란? 유전자 편집은 생명체의 기본 설계도인 DNA를 정밀하게 자르고 고치는 기술이다. DNA는 생명의 모든 정보를 담고 있는 코드로, 그 어느 부분이 잘못되면 질병이 발생할 수 있다. 유전자 편집은 바로 이 오류를 찾아내어 수정하는 과정을 말한다. 이 기술의 대표적인 예가 바로 ‘크리스퍼-카스9(CRISPR-Cas9)’이다. 이 시스템은 원래 세균이 바이러스의 침입을 막기 위해 사용하는 자연 방어 기작에서 착안되었다. 과학자들은 세균이 바이러스의 유전자를 자르는 원리를 응용해, 인간이나 동식물의 DNA를 원하는 부위에서 잘라내거나 교체할 수 있도록 만든 것이다. 이제 과학자들은 이 “유전자 가위”를 이용해 질병을 일으키는 돌연변이 유전..
현재) 3. 암 치료와 희귀 질환 정복에 도전하는 유전자 기술 유전자 편집 기술이 여는 암 치료와 의학의 새로운 미래 암 치료와 희귀 질환 정복에 도전하는 유전자 기술 1. 유전자 편집 기술과 암 치료 혁신21세기 생명과학의 가장 큰 돌파구 중 하나는 유전자 편집 기술의 발전이다. 특히 CRISPR-Cas9 시스템은 암 치료의 판도를 바꾸는 혁신으로 주목받고 있다. 이 기술은 세포 내 특정 유전자를 정밀하게 절단하거나 교정함으로써 암세포의 증식과 전이를 억제한다. 실제 연구에서는 피부암에서 발견되는 BRAF 유전자 돌연변이를 표적으로 삼아 암세포 증식을 약 70% 억제하는 성과를 보였고, 유방암 세포의 PLK1 유전자 절단을 통해 증식률을 80% 이상 감소시킨 사례도 발표되었다. CRISPR의 정밀성과 효율성은 기존 항암제가 지닌 부작용과 내성 문제를 극복할 새로운..
현재) 2. 맞춤형 의학과 정밀 의료의 시대 정밀 의료 ― 인간 중심 의학의 새로운 패러다임 1. 새로운 의료 패러다임: 맞춤형 의학21세기 의학은 과거의 ‘평균적인 환자’ 모델에서 벗어나고 있다. 예전에는 같은 질병명 아래 모든 환자에게 동일한 치료법이 적용되었다. 그러나 이제는 유전적 특성, 환경, 생활 습관을 종합적으로 고려하는 맞춤형 의학(Personalized Medicine), 혹은 정밀 의료(Precision Medicine)가 부상하고 있다. 이는 같은 병이라도 사람마다 다른 원인과 반응을 보이는 인간의 다양성을 존중하는 접근이다. 불필요한 부작용을 줄이고, 치료 효과를 극대화하는 것을 목표로 한다. 결국 의학의 중심축이 “평균적 환자”에서 “개별적 인간”으로 이동하고 있으며, 이는 의학사에서 가장 근본적인 변화 중 하나로 평가된다...
현재) 1. CRISPR 유전자 가위 혁명 CRISPR 유전자 가위 혁명― 생명의 설계도를 편집하는 혁명 1. CRISPR의 등장과 배경21세기는 생명과학이 비약적으로 발전한 시대다. 그중에서도 인류의 시각을 완전히 바꾼 기술이 바로 CRISPR 유전자 가위다. CRISPR는 원래 세균이 바이러스의 공격으로부터 자신을 보호하기 위해 진화시킨 면역 체계다. 세균은 침입한 바이러스의 DNA 조각을 잘라 자신 안에 저장해 두고, 같은 바이러스가 다시 침입하면 그 정보를 이용해 신속히 방어한다. 즉, 세균은 일종의 유전적 면역 기억을 갖는 셈이다. 과학자들은 이 놀라운 자연 현상을 모방하여 인간이 특정 유전자를 직접 자르고 수정할 수 있는 인공 도구를 만들어냈다. 2012년 제니퍼 다우드나와 에마뉘엘 샤르팡티에 연구팀이 CRISPR의 인공적 활용법을 발..
과거) 5. 게놈 프로젝트의 시작과 성과 인간 게놈 프로젝트― 생명의 설계도를 해독한 인류의 도전 1. 인간 게놈 프로젝트의 시작20세기 후반, 생명과학은 세포와 유전자의 세계를 이해하기 위해 눈부신 발전을 이루고 있었다. 하지만 인간이 가진 전체 유전 정보를 한눈에 파악할 수 있는 방법은 존재하지 않았다. 인간의 모든 유전자가 어떻게 배열되어 있고, 어떤 기능을 하는지를 밝히는 것은 생명과학의 궁극적인 과제로 여겨졌다. 이러한 배경 속에서 1990년, 인류는 역사상 가장 거대한 과학 프로젝트 중 하나인 인간 게놈 프로젝트(Human Genome Project)를 출범시켰다. 이 프로젝트의 목표는 인간을 이루는 약 30억 쌍의 DNA 염기서열을 모두 해독하고, 인간 유전자 전체의 목록을 만드는 것이었다. 이는 마치 인간 생명의 ‘설계도’를 완성..
과거) 4. DNA 구조 발견-왓슨 크릭의 이중 나선 DNA 이중 나선 발견― 생명의 비밀을 푼 나선DNA 구조 발견-왓슨 크릭의 이중 나선1. DNA 이중 나선 발견 전 연구 상황19세기 말과 20세기 초, 과학자들은 생명의 본질을 파헤치기 위해 유전 물질의 정체를 찾고 있었다. 당시 대부분의 학자들은 복잡하고 다양한 기능을 가진 단백질이야말로 유전 정보를 담고 있다고 생각했다. 그러나 1944년, 오즈월드 에이버리(Avery)와 그의 동료들이 세균 실험을 통해 DNA(디옥시리보핵산)가 유전 물질임을 증명하면서 학계는 큰 충격에 빠졌다. 이 발견 이후 과학자들은 DNA의 구조를 밝히는 것이 곧 생명 현상의 원리를 이해하는 열쇠라고 믿었다. DNA가 어떻게 정보를 저장하고 복제하는지를 알기 위해, 전 세계 연구자들은 구조 해독 경쟁에 뛰어들었다. 한 줄 요..

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