점수도 안 걸으시고... 이런 장문의 질문을 새벽 1시 40분에 올리시다니... ㅋㅋㅋ
우선 작성자님의 정성을 봐서라도 답변을 해드리긴 하겠습니다.
마침 오늘 실험도 오전은 비었으니...
1. 그런 연구소에 들어가면 제가 원하는 연구를 할 수 있나요??
여기서 그런 연구소는 한국생명공학연구원 (한생연)을 뜻하는 것인가요? 한생연 중의 실험실 중에 질문자님이 원하는 연구를 수행하는 실험실이 있다면, 연구원이 될만한 자격을 갖춘 뒤 지원은 해볼 수 있죠.
애초에 그 연구를 하는 실험실이 없다면, 한생연에서는 그 원하는 연구를 할 수 없는 것이구요.
2. 만약 그 연구소에서 제가 하고싶은 연구를 할 수 없다면(위에서 시키는?연구를 해야한다는 말을 들은것 같아서요), 제가 하고 싶은 연구를 하려면 어떻게 해야 하나요?
제가 작성한 답변 중 어느 것을 보고 제게 문의하시는 것인지 모르겠으나 분명 저런 말을 했었습니다.
질문하신 하고 싶은 연구를 하려면 이라는 방법은 간단합니다. 우선 본인에게 본인 주도의 연구를 할만큼의 능력과 돈이 있다면, 본인 자비를 들여서 연구를 하시면 됩니다. 어떤 실험을 하느냐에 따라 다르겠지만 최소 억 단위대의 돈이 필요할 겁니다.
하지만 대개 그렇지 않으므로 연구는 연구비를 지원 받아서 지원을 하고, 연구비 신청 자격은 앞에서 말한 '본인 주도의 연구를 할 수 있는 능력' 이라는 조건으로 박사학위와 자신의 능력을 입증하는 자신이 주도적으로 참여한 연구성과 혹은 논문들이 필요합니다.
3. 꿈은 생명공학 연구원이지만 사실 어떻게 해야 하는 지 잘 모르겠어요..ㅠㅠ 석사, 박사 학위를 따야한다는 것 정도..? 구체적으로 자세히(어느 대학 어느과를 가고, 어느 대학원에 진학하는 것이 좋은지) 알려주시면 감사하겠습니다!ㅎㅎ
이 부분에 대해선 제가 이전에 이전에 대학관련 부분 답변했던 부분을 참고하셔도 될 것 같은데요.
구체적으로 어느 대학 어느 과를 제가 지목해 드리기에는 제가 대학교가 07학번이니까 벌써 8년이 지났네요. 공부는 무조건 열심히 하시는 것이 좋습니다. 너무 뻔한 이야기겠지만 서울대학교를 목표로 공부하세요. 서울대학교 대학원 실험실 중 일부는 본교생 아니면 뽑지도 않습니다. 만일 작성자님이 원하는 연구를 국내에서 가장 잘 하는 실험실이 서울대학교 실험실인데 학부생을 서울대학교 학생만 받는다면...? 판단은 본인에게 맡기겠습니다.
4. 현재 텔로미어나 줄기세포가 어느정도 까지 연구되었나요??
5 .텔로미어가 모든 세포의 말단에 위치해 있나요? ( 텔로미어가 없는 세포도 있는지, 세포의 말단이 아니라 다른 곳에 위치 할 수도 있는지...)
제가 연구하고 있는 분야가 아니라 자세히는 모른다고 먼저 말해두겠습니다. 텔로미어에 대해 어느 정도 알고 계신지 모르겠으나 바로 다음 5번 질문을 보면 정확히 알고 계신 것 같지 않습니다. Telomere 는 우선 염색체 (chromatid) 의 말단부에 있는 염기서열이 반복되는 부분이며 기능으로서는 염색체 끝이 닳거나 인접한 염색체끼리 붙는 것을 방지해주는 역할을 합니다.
이해하기 쉽게끔 그림을 하나 갖다 붙일게요. 저 X 모양을 염색체라고 부르고, 염색체 말단부에 붉은 동그라미 부분이 텔로미어 부위입니다.
원래 이 염색체라는 것은 세포 내 핵속에 평상시에는 보이지 않는 형태입니다. 세포가 복제 및 분열을 하기 위해 유전정보물질인 DNA들을 저런 형태로 응축을 하게 되는데, 그 때 나타나는 모양이 염색체입니다. 염색체는 DNA로 구성되어 있지만, DNA가 늘 염색체 상태로 있는 것은 아니라는 것을 알아두셔야 합니다.
이 염색체를 복제하는 기전을 아셔야 설명이 편한데, 결론부터 말씀드리면 복제하는 과정 중에 필연적으로 텔로미어의 길이가 조금씩 짧아지게 됩니다. 이 때문에 세포가 복제가 지속되면서 텔로미어 길이가 계속 짧아질 것이며 그 때문에 노화가 일어난다는 주장을 하는 것입니다. (텔로미어가 없으면 앞에서 말한 그 염색체 형태를 보호하는 기능을 못하게 되니까 복제/분열시 문제가 일어날 가능성이 커지겠죠)
따라서 5번 질문의 답은 사람의 경우 네 모든 세포에 텔로미어가 있고, 위치는 염색체 말단부로 공통적입니다. 척추동물의 경우 텔로미어는 공통적으로 "TTAGGG" 라는 DNA 서열이 반복되고 사람의 텔로미어는 약 2500번의 반복이 있다고 알려져 있습니다.
텔로미어와 암과의 관계는 우선 암의 발병에 있어서 텔로미어가 짧아지면 암의 발병률이 증가한다는 보고가 있습니다. 이것은 암의 종류와 환자의 생활패턴 등에 의해 달라질 수 있지만, 대체적으로 그렇다는 통계가 보여집니다. 이유는 텔로미어가 짧은 세포들의 경우 암을 유발하는 유전자 돌연변이가 더 잘 일어나기 때문이구요.
이 텔로미어가 짧아지는 현상을 극복해야만 암세포의 특징인 무한한 세포분열을 할 수 있게 되는건데,
텔로미어의 길이를 매 분열마다 원상회복 시키는 Telomerase 라는 효소가 있습니다. (텔로머라아제 라고 읽고 텔로미어를 합성하는 효소입니다). 이 텔로머라아제는 모든 세포에 있는 것이 아니라, 줄기세포와 생식세포 중 모세포들에게서만 발현됩니다. 암세포의 경우 일부는 이 텔로머라아제를 발현하여 무한정 분열하기도 하지만 텔로머라아제 말고 다른 방법으로 텔로미어 길이를 회복하기도 합니다.
줄기세포에 대한 연구 동향은... 일단 인체의 경우 배아줄기세포를 가지고 연구할 수는 없고 체세포를 역분화시켜 다시 줄기세포를 만든 뒤 환경을 조절해주어 원하는 세포로 분화시키는 연구들이 진행되어 왔습니다. 줄기세포의 종류 중 Mesenchymal stem cell (중배엽 줄기세포) 가 대표적인 줄기세포 연구사례이고 이 중배엽 줄기세포는 지방세포, 연골세포, 조골세포 등으로 분화 가능한데 관절염 치료제로서 한창 인기를 끌었습니다. 관절염 환자에게서 중배엽 줄기세포를 채취한 뒤에 몸 밖에서 연골세포로 분화시킨 뒤 손상된 무릎 관절에 그 배양한 연골세포를 넣어주어 다시 연골이 생길 수 있게끔 하는 방향으로요.
그리고 IPSC (Induced pluripotent stem cell) 이라는 게 있는데, 이것 역시 성체의 세포를 역분화 시켜서 모든 세포로 분화가능한 줄기세포를 만드는 기법이고 이것에 대한 연구에 대해서도 많은 연구가 진행되어 왔습니다. 어느 정도 까지 와 있냐는 질문에 대해서는 역분화는 시킬 수 있는데, 이제 원하는 세포로 만드는 과정을 좀 더 정교하고 세밀하게 할 수 있는 방법을 개발하고 있는 것으로 압니다.
6. 텔로미어와 줄기세포를 암 연구에 적용시킬 수 있을까요?
이미 많은 논문들이 텔로미어 와 암에 대해 보고를 하고 있고, 줄기세포와 암의 경우에는 '암 줄기 세포' 라는 개념을 가지고 많은 연구자들이 연구를 하고 있습니다. Cancer stem cell 이라고 불리는 이 암 줄기 세포가 있다고 주장하는 사람들의 견지에 따르면 암 치료 할 때 반드시 이 암 줄기 세포는 다른 일반 암세포보다 약물치료나 방사선 치료에 대한 저항성이 크며 반드시 제거 되어야 한다고 주장을 합니다. 암의 재발 원인이 이 암줄기 세포에 있다고 보는 것이죠. 그리고 이들의 의견에 따르면 암 줄기세포를 모두 제거 한다면 남아있는 일반 암세포들은 저절로 없어질 것이다라고 주장을 하기도 합니다.
7. 적용시킬 수 있다면 어떤 식으로 적용시킬 수 있을까요?
연구에는 적용된 것들이 많은데 대표적으로 꼽으라면 특정 유전자를 몸에서 없앤 쥐를 만들 수가 있습니다. 텔로머라아제가 없는 쥐를 만들었더니, 그 쥐의 경우 암이 무한정 크는 것은 방지를 하지만 암 발병률이 높다는 결과를 얻기도 했죠.
8. 생명공학과 관련해서 중3인 제가 할 수 있을만한 실험(?)이 있을까요?(DNA추출 말구요!)
있다면 알려주시면 정말 감사하겠습니다..ㅎ
중 3이 할 수 있을만한 실험이라... 굳이 실험까지 하지 않아도 좋으니 일상에서 일어나는 현상들을
잘 관찰할 수 있는 능력을 기르세요. 실험이라는게 한 번 해봤더니 결과가 딱 이렇게 나왔다! 나 논문 써야지~ 이게 아니라 몇 번 반복을 해도 비슷한 패턴으로 결과가 나왔을 때 그것을 사실로 믿을 수 있는 것이기에... 다른 말로 재현성을 기반으로 하는 것이므로 본인이 관찰한 결과가 재현되는 결과인지
그리고 재현이 안 된다면 영향을 미친 요소들은 무엇이 있는지를 생각해보는 능력을 기르십시오.
교과서에서도 많이 나오는 것이지만 콩나물 기를 때 기르는 조건을 조금씩 달리해보시던가요.
마지막으로 추가질문인 크리스퍼는 제가 석사 졸업할 때 쯤 그러니까 2013년 쯤에 이슈가 된 결과물로 기억합니다. 3세대 유전자 가위라고 불리는데... 우선 앞에서 말한 그 유전물질은 DNA 를 자르고 이어 붙이는 것을 크리스퍼 이전에는 어떤식으로 해왔냐하면 DNA를 인식하는 단백질에 기반을 했습니다.
세균들로부터 제한효소 (Restriction enzyme) 라고 부르는 단백질을 정제하여 그 제한효소는 DNA 중 특정한 부분 만을 잘라냅니다. 유전자와 한 종류의 제한효소를 넣고 효소반응이 일어나게끔 조건을 해주면 DNA는 그 제한효소가 인식하는 특정 부분들을 양 끝으로 잘려진 여러 조각들이 있겠죠. 그리고 이제 풀역할을 하는 Ligase (리가아제) 를 넣어 절단부를 붙여주는 과정을 거쳐서 조작했습니다.
이 경우 단백질인 효소를 만들고 정제하는 그리고 만일 원하는 부위를 자르는 효소가 없다면 복잡한 단백질을 직접 디자인하고 생산해야 가능한 일인데... 성공률도 당연히 낮거니와 비용적인 문제가 큽니다.
크리스퍼는 단백질은 Cas9 이라는 단백질 가위 하나로 통일되지만 그 가위가 DNA의 어디를 자를지를 알려주는 것을 복잡한 단백질구조가 하는 것이 아니라 RNA가 수행을 합니다. RNA는 단백질보다 만들고 정제하기가 훨씬 쉽습니다. 일단 크기 측면에서 확 차이가 나구요.
더 자세한 내용은 기사를 링크 걸어 드릴테니 읽어보세요.
쉽게 설명하기 위해 기존의 방식으로 유전자에서 우리가 원하는 부분을 오려내고 붙이는 수정을 하려면 그 부분에 대한 각각의 엄청 비싼 가위가 따로 여러 개 필요했었는데, 크리스퍼를 통해서 이제 가위는 하나로 통일시키고 어디를 자를지 알려주는 포스트잇만 여러개 만들면 되게 되었습니다.
쓰고나니 중3 대상으로 내가 무슨 소릴 하고 있는건가 싶기도 한데
생명과학/생명공학에 관심이 많으시다면 bric 이라는 사이트를 추천해드릴테니 틈틈이 가서 보시구요.
