DNA에 데이터저장...읽기에 성공

마이클 크라이튼의 소설에 등장할 법한 생체 스토리지 개발이 미국과학자들에 의해 실현됐다.

레지스터는 23일(현지시간) 스탠포드대 연구팀이 인간 유전자 정보를 담고 있는 디옥시리보핵산(DNA)에 2진법 정보를 심고, 읽어 내는 데 성공했다고 보도했다.

보도에 따르면 연구팀은 읽기가 가능한 정보를 DNA에 심어 여러차례 시험한 결과 정보가 90~200회 재생하는 동안 지워지지(날아가지) 않는다는 것을 확인했다.

제롬 보닛 스탠포드대 포스닥이 이끄는 연구팀은 美국립과학아카데미(NAS)에 연구자료를 제출했다. 보닛은 3명의 연구팀을 이끌고 박테리아 안에 있는 두 개의 상반된 단백질인 반응촉매효소와 제거효소의 역동성과 수준을 제어하는 방법을 알아냈다고 말했다.

이 기술은 박테리아로부터 얻어진 천연효소 애플리케이션을 이용해 개발됐다. 이러한 작업은 단 하나의 유기체 세포만을 이용한 전자재조합 주소지정데이터 모듈(Recombinase Addressable Data module, RAD)을 통해 이뤄졌다. 이들이 이뤄낸 효소재조합 주소지정데이터 모듈(Recombinase Addressable Data module, RAD)은 생명공학에서 효소재조합에 의한 DNA바꾸기(recombinase-mediated DNA inversion)로 불리는데 세포안에서 효소를 자르고,뒤집고,재조합하는 과정을 거친다.

연구진이 세포DNA에 정보를 입력해 날아가지 않고 균형을 맞춰 작동하도록 만들기 위해 750번의 시도를 했다.

RAD는 DNA배열을 앞뒤로 뒤집거나 스위치로 연결하기 위해 사용됐다.

연구팀은 RAD를 박테리아에 접속해 특별한 DNA 배열의 지령을 바꿀 수 있었으며 이 단일 유기체 박테리아가 자외선 아래에서 붉은색, 또는 녹색 형광빛을 내게 할 수 있었다.

원인 팩푼 서브순톤 대학원생은 “문제는 단백질이 자신의 일을 한다는 점이다. 만일 양쪽 모두가 동시에 활성화된다면 또는 잘못된 쪽에 집중된다면, 혼돈에 빠지게 될 것이며 각 세포들은 제각각의 결과를 가져올 것”이라고 말했다.

연구진은 과정을 거쳐 DNA배열을 확정했으며, 이 박테리아의 세포를 연속으로 배양해 대를 겹치게(doubling)해 저장,스위칭 기능을 살려 냈다. 또 정보저장장치는 효소가 나타나지 않을 때도 세팅된 채로 있었다.

보도는 이로써 과학자들은 재 설정할 수 있는 유전자 비트를 읽고, 쓰는 방법을 찾게 됐다고 전했다.

보도는 이 실험에 따라 세포를 프로그래밍할 수 있는 길을 열었다고 전했다. 또한 이같은 특별한 일을 하도록 하는 프로그래밍은 과학자에 의해 이뤄지며 세포의 기존 명령어에 의한 것은 아니라고 덧붙였다.

드루 앤디 스탠포드대 조교수는 “살아있는 세포안의 DNA안에 있는 프로그래밍된 데이터 스토리지는 암,노화,유기체적 발달, 그리고 자연환경을 연구하는데 있어 믿을 수 없을 만큼 강력한 툴이 될 것”이라고 말했다.

일례로 세포 분할이 숫자로 카운트될 것이며, 암세포가 되기 전 세포도 암세포가 되기전에 꺼지도록 할 수 있을 것이라는 전망이다.

물론 이렇게까지 발전하려면 더 많은 시간이 걸릴 것이다.

따라서 과학자들은 현 실험에서 다음 단계인 2비트 세포 DNA저장장치(스토리지)가 가능할 것으로 보고 있다. 그리고 나서 3비트, 이어 1바이트(8비트)로 점차 저장 단위를 높여나가게 될 것으로 보고 있다.

엔디교수는 “우리는 아마도 바이트를 실현할 때까지 10년이 걸릴지도 모른다. 그러나 오늘 바이오테크의 중심에서 엔지니어링 사이클을 향상시키는 툴에 초점을 맞춤으로써 우리는 모든 미래 생명공학을 훨씬 더 쉽게 만들 수 있을 것이다. 그리고 이는 우리를 훨씬더 재미있는 곳으로 이끌 것이라고 말했다.

레지스터는 이번 실험성공으로 이제 막 유전체를 이용한 세포 저장장치의 길이 열렸으며 이것이 인류에게 상당한 보상을 제공하게 될 것으로 전망했다.