자료의 축적을 넘어서 지식의 공유로

생명과학분야는 어느 분야보다도 시맨틱 지식베이스의 잠재성이 높은 분야로 여겨진다. 생명과학은 물리학, 화학, 천문학, 기계공학 등 다른 과학 분야에 비해서 정량화된 표현이 여전히 어렵다. 엄밀한 수학적 증명이나 정밀한 측정과 계산보다도, 해당 분야의 전문가에 의한 종합과 통찰이 여전히 더 신뢰받고 있다. 실험의 재현성도 다른 분야에 비해서 상대적으로 낮다. 이러한 요인들이 복합적으로 작용하여 지식 마이닝의 접목이 늦었으나, 근래 위키와 시맨틱스 기술을 이용하여 그 해법을 찾게 되었다.

필요성

  • 복잡성은 생명체의 기본 특성이다. 전통적인 생물학 연구방식은 생명체의 구성요소를 발견하고, 발견된 요소의 물리적 특징을 규명하는 것으로 이들 각 구성요소를 모두 규명한다고 해서 이 생명체의 복잡성을 완전히 파악할 수 있는 것은 아니다.
  • 최근의 게놈연구에서 이루어진 혁명적인 성과에도 불구하고 생물학적 과정의 복잡성에 대한 이해는 아직 장기적인 과제로 남아 있으며, 이는 생명체의 복잡한 네트워크를 생물학 과정들의 시스템차원에서의 연구할 필요가 있음을 시사한다.
  • 시스템 생물학은 생물학, 수학, 시스템과학, 그리고 전산학 등 다양한 분야의 방법을 종합적으로 결합한 것으로써, 현재로서는 명확히 해석하기 어려운 세포와 같은 생물시스템에 대한 데이터들을 컴퓨터를 통해 하나의 완전한 화상으로 모델링 하고, 각 세포구성성분의 상호연관 관계를 분자수준에 이르기까지 정확히 모사하고 또 외적 영향에 대한 반응을 시뮬레이션하고 예측할 수 할수 있도록 한다.
  • 최종적으로 시스템 생물학의 목표은 유기체 전체에 대한 가상 리프리젠테이션(virtual representation)을 통해 실제 생물 시스템을 예측하고자 하는 것이며, 예를 들어 인간의 질병에 대한 이해와 치료법 개발을 촉진할 수 있는 예측적 생물학의 길을 여는 것이다.

응용 분야

  • 실험과 이론적 방법론 개발의 융합연구를 통해 복잡한 생명체의 상호관계를 규명함으로써 아래와 같은 분야에 응용되어지고 있다.
    • 분자수준이 아닌 시스템 수준에서의 생명과학 법칙을 발견하여 인간의 질병 메커니즘에 대한 이해와 새로운 통찰력을 획득
    • 체계적인 신약 후보물질의 발굴 및 신약개발
    • 미생물의 새로운 산업적 응용분야 개척 및 고부가가치 창출
    • 치료술의 최적화와 맞춤의학의 개발
    • 신약승인기구(FAD등)에서 승인요구 항목인 신약의 신체내 기작에 대한 컴퓨터 모델링 활용 검증기법 개발

활용 사례

식품영양성분 및 효능 (KFSR)
* 사업기간 : 2011.07~2013.12
* 발주처 : 한국식품연구원
* 주요기능: 한국 전통 식품의 정보화를 위해 기존의 식품 영양성분함량 정보에 추가적으로 관련 분자, 기능 및 질병 정보를 함께 제공하는 시맨틱 DB 시스템입니다.

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맞춤형약물 통합시스템
* 사업기간 : 2011. 07~2013. 06
* 발주처 : 지식경제부
* 주요기능: 특정 암에 맞춤형 치료 정보를 제공할 수 있는 환자-암-유전자-돌연변이-약물 데이터베이스를 구축하여, 데이터간 상관관계 및 대용량 정보처리 및 그래프 가시화할 수 있는 시스템입니다.

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환경유해물질 노출 예측 시스템
* 사업기간 : 2010.06~2013.05
* 발주처 : 환경부
* 주요기능 : 차세대 위해성 평가 및 예측 기술을 개발의 기반 확보를 위해 주요한 유해물질군인 VOCs, Dioxin, POPs, PAHs, EDCs 중심으로, 물리·화학적 특성, 유전자와의 상호작용, 형질, 질환, 건강영향 등 분자 수준에서 정보를 통합한 시맨틱 지식베이스입니다.

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부산대학교 의과대학 미토콘드리아 데이터베이스 구축
* 사업기간 : 2012.08 ~
* 발주처 : 부산대학교
* 주요기능: 미토콘드리아 관련 유전자 네트워크 분석을 통한 미토콘드리아 관련 질병 연구 플랫폼

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