컴퓨터를 이용하여 생명현상을 정보과학의 입장에서 해명하는 바이오인포메틱스(생명정보과학)는 포스트게놈시대에 불가결한 무기가 되고 있다. “생물기능을 활용한 생산프로세스의 기반기술개발 프로제트”의 “세포모델링 기술개발그룹”은 “버츄얼(가상)세포”를 실현하는 일본의 오리지널기술을 토대로 미생물을 컴퓨터상에 실현할 수 있도록 하는 것이 목표이다.
야마가타현 츠루오카시에 있는 게이오대학 첨단생명과학연구소에서는 “E-CELL 프로젝트”라고 불리우는 바이오인포메틱스분야 가운데에서도 선구적인 연구개발이 진행되고 있다. 컴퓨터상에 세포를 재구축하여, 생명현상의 기본이 되는 세포내의 대사활동을 시뮬레이션할 수 있도록 하자고 하는 시험이다.
소장인 토미타 마사루 게이오대학 교수가 중심이 되어 1996년에 발족하여, 기반소프트웨어 “E-CELL시스템”을 개발했다. 지금까지 “인간 적혈구세포”를 모델화하여, 유전성빈혈증 환자의 적혈구상태를 재현하는 기술을 개발하는 등 착실히 실적을 쌓아왔다.
경제산업성과 신에너지산업기술종합개발기구(NEDO)가 2001년 착수한 생산프로세스개발프로젝트의 세포모델링 기술개발그룹은 이 E-CELL 기술을 공업용도로 활요하고자 하고 있다. 동프로젝트는 필요없는 유전자를 삭제하거나, 목적으로 하는 물질을 생합성하는 유전자를 추가하거나 하여 석유화학프로세스를 대체할 수 있는 미생물을 만드는 것이 목적이다. 이것을 정부기술로 가속하는 것이다.
동그룹의 리더인 토미타 교수는 “궁극의 목표는 유용미생물을 설계하기 위한 CAD(컴퓨터지원설계)시스템을 만드는 것이다.”고 말한다. 미생물이 석화제품을 분해하거나 합성하거나 하는 것은 세포내의 대사의 결과이며, 대사는 효소의 작용에 따른다. 컴퓨터로 재현할 수 있다면 필요없는 유전자를 특정하거나, 어떤 효소를 강화하면 생산물을 어느정도 증가시킬 수 있는가를 알게 되어, 개발효율을 올릴 수 있다고 한다.
동프로젝트는 2020년까지의 10년간을 2기로 나누어 추진하고 있는데, 토미타 교수 등은 먼저 “최초의 5년은 대장균을 컴퓨터상에 재현하는 것에 집중한다.”는 계획이다. 대장균은 전염기배열이 해독되어 있다고는 말할 있으나, 핵심 유전자의 기능은 절반정도밖에 판명되어 있지 않기 때문에, 효소가 만드는 천수백종류의 중간대사물 하나하나를 동정해 나가는 작업이 필요하다. 또한, 대사전체를 실현하기 위한 대강의 모델과 에너지대사계에 한정한 상세모델, 여기에 양자를 조합시켜 시뮬레이션하는 모델 등 3개의 모델을 개발한다고 한다.
“최근까지 이러한 것을 할 수 없다고 냉소를 받아 왔다.” 토미타 교수는 세포를 모델화하여 시뮬레이션한다고 하는 발상에 대한 세간의 평가를 회고한다. 특히, 생물학계의 학계관계자들에게는 복잡한 생명현상을 컴퓨터로 재현하는 등은 무리라고 생각되었다.
동프로젝트가 추구하는 3개의 테마 중에서도 토미타 교수 그룹은 나름대로 야심적인 테마를 추진하고 있다고 말할 수 있다. 프로젝트 리더인 시미즈 마사시 쿄토대학 교수는 “장래 반드시 필요하게 될 기술”이라고 강조한다. 다른 두개 그룹의 연구와 잘 조합시킴으로써 크게 키워가는 것도 프로젝트의 사명중의 하나라고 한다.
포스트게놈 경쟁이 격화하는 가운데 이미 미국 에너지성(DOE)이 2001년도부터 “마이크로바이얼 셀 프로젝트(Microbial Cell Project)”이라고 불리우는 유사연구개발에 착수했다. 캐나다, 독일 등도 잇달아 프로젝트를 시작하는 등 토미타 교수들의 뒤를 구미의 연구자가 따라오기 시작했다.
“미국은 신속하여, 다른 나라에서 시작된 연구임에 불구하고 언젠가부터 미국이 중심이 되었다고 하는 경우가 많다. ” 토미타 교수는 12년에 달하는 미국에서의 연구경험을 근거로 이렇게 지적한다. “하여튼 이분야에서는 일본이 최첨단의 지위를 계속 유지해 나간다.”라고 힘주어 말한다.
출처: 일본공업신문
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