Code in Life Code in Life

합성 생물학의 두 축, RNA와 DNA를 다시 보다합성 생물학은 생명체의 기본 구성 요소를 ‘설계’하고 ‘프로그래밍’하는 방향으로 진화하고 있다. 이 과정에서 가장 핵심적인 역할을 하는 분자는 바로 DNA와 RNA다. 이 두 분자는 유전 정보를 저장하거나 전달하는 데 그치지 않고, 이제는 생명 시스템을 제어하고 구축하는 프로그래머블 플랫폼으로 활용되고 있다.최근 몇 년간 DNA 프로그래밍은 유전자 회로, 바이오센서, 정밀 약물 전달 시스템 등에서 활발하게 활용되고 있다. 반면 RNA는 특히 mRNA 백신 기술을 계기로 주목받으며, 보다 빠르고 유연한 생명 정보 처리 도구로서 가치가 급상승하고 있다.이 글에서는 DNA 프로그래밍과 RNA 프로그래밍의 차이점, 각각의 기술적 특징, 그리고 응용 분야의 특성과..

DNA로 만든 신경망, 왜 주목받는가현대의 인공지능 기술은 뇌의 구조와 기능에서 영감을 받아 발전해왔다. 인간의 뇌는 수많은 뉴런이 복잡하게 연결되어 신호를 전달하고 처리하는 유기적인 시스템이다. 인공신경망은 이와 같은 뇌의 작동 원리를 수학적 알고리즘으로 모방한 구조이며, 다양한 산업에서 활용되고 있다.그런데 최근에는 이 흐름이 반대로 확장되고 있다. 과학자들은 실제 생명체 내에서, 뉴런과 유사한 기능을 수행할 수 있는 시스템을 DNA로 구현하려는 연구를 진행 중이다. 이른바 DNA 기반 신경망(DNA-based Neural Network)이다. 이 기술은 전자 장비 없이, 생물학적 분자만으로 정보 처리를 가능하게 한다는 점에서 기존 컴퓨팅 방식과는 완전히 다른 방식이다.DNA로 만든 신경망은 단순한 ..

빛을 내는 생명체, 과연 인공적으로 설계할 수 있을까?바닷속 심해어, 반딧불이, 심지어 특정 버섯까지.자연에는 스스로 빛을 내는 생물들이 존재한다. 이러한 현상을 생물 발광(Bioluminescence)이라고 부르며, 생명체가 효소 반응을 통해 화학 에너지를 빛으로 전환하는 과정을 의미한다.과거에는 이 발광 현상이 단순한 자연의 신비로 여겨졌지만, 오늘날 생명공학은 이를 복제하고 재설계할 수 있는 수준에 도달했다.그 중심에 있는 기술이 바로 DNA 프로그래밍(DNA Programming)이다.DNA 프로그래밍을 통해 특정 생물체의 유전체에 발광 유전자 회로를 삽입하거나 새롭게 설계함으로써, 생명체가 자율적으로 빛을 내도록 만들 수 있다. 이 기술은 단순한 시각적 효과를 넘어, 생체 센서, 의료 진단, 생..

슈퍼박테리아의 시대, 기존 항생제로는 더 이상 버틸 수 없다21세기 들어 가장 위협적인 의료 문제 중 하나는 항생제 내성(Antibiotic Resistance)이다.이제는 단순한 감염도 기존 항생제로 치료할 수 없는 경우가 늘고 있으며, 세계보건기구(WHO)는 이를 "조용한 팬데믹"이라 경고하고 있다.매년 전 세계 수백만 명이 항생제 내성균으로 인해 적절한 치료를 받지 못하고 있으며,2030년 이후에는 암보다 더 많은 사망자가 항생제 내성으로 발생할 수 있다는 전망도 나오고 있다.이 심각한 문제를 해결하기 위해 최근 생명공학 분야에서는 새로운 접근법이 떠오르고 있다.그 중심에 있는 것이 바로 DNA 프로그래밍(DNA Programming) 기술이다.DNA 프로그래밍은 생명체의 유전 정보를 코딩하여, 세..

석유가 아니라 DNA가 공정을 주도하는 시대전통적인 화학 산업은 지난 수십 년간 석유 기반의 원료와 고온·고압 조건의 반응 시스템에 의존해 왔다. 하지만 이 방식은 막대한 에너지 소비, 탄소 배출, 그리고 유해 부산물 생성이라는 환경적 부담을 동반한다.기후 위기 대응과 지속 가능한 산업 전환이 전 세계적으로 요구되면서,새로운 화학 생산 패러다임이 필요해졌다.그리고 그 대안으로 떠오른 기술이 바로 DNA 기반 화학 공정, 즉 생명 기반 분자 설계 기술이다.DNA 프로그래밍 기술을 활용하면 세포 내부에서 원하는 화학반응을 정밀하게 설계할 수 있다.그 결과, 온실가스를 줄이고, 폐기물을 최소화하며, 저에너지 조건에서 고효율의 산업용 화학물질 생산이 가능해진다.이번 글에서는 DNA 기반 화학 공정이 어떻게 작동..

기후 위기 시대, 단백질 공급의 판이 바뀌고 있다전 세계적으로 단백질에 대한 수요는 급격히 증가하고 있다. 세계 인구가 2050년까지 100억 명에 달할 것으로 예상되는 가운데, 기존의 축산 중심 단백질 공급 체계는 심각한 한계에 직면하고 있다.소고기 1kg을 생산하기 위해 평균 15,000리터의 물이 사용되며, 전 세계 온실가스 배출량의 약 14%는 축산업에서 발생한다. 이에 따라 과학자들과 바이오 스타트업들은 더 깨끗하고, 효율적이며, 지속 가능한 단백질 공급 방법을 찾고 있다.그 해답 중 하나가 바로 DNA를 활용한 대체 단백질 생산 기술이다.이 기술은 단순히 식물성 단백질을 가공하는 것이 아니라, DNA를 프로그래밍하여 세포가 직접 특정 단백질을 생산하게 만드는 방식이다.즉, 단백질을 ‘기르는’ ..

전기를 저장하는 방식이 DNA로 바뀐다면?전기 에너지를 저장하는 배터리는 스마트폰, 전기차, 재생에너지 시스템 등 현대 기술의 필수 요소다.하지만 기존 리튬이온 배터리는 희귀 금속 사용, 화재 위험, 재활용 어려움 등의 문제를 가지고 있다.이러한 한계를 넘어설 차세대 배터리로 떠오르는 기술이 바로 DNA 기반 바이오 배터리(DNA-based Bio-Battery)다.이 기술은 DNA 분자가 가진 구조적 정밀성, 전자 전달 능력, 분자 간 결합력을 활용하여 전기를 저장하고 전달하는 새로운 형태의 배터리다.즉, 생명체의 유전 정보를 담는 분자였던 DNA가, 전기에너지를 저장하고 방출하는 생물학적 에너지 매체로 사용되는 것이다.이번 글에서는 DNA 바이오 배터리의 원리, 구조, 응용 분야, 현재 한계, 그리고..

모두를 위한 약이 아닌, '나만을 위한 약'의 시대가 오고 있다현대 의학은 '대중을 위한 치료'에 초점을 맞추어 발전해 왔다. 그러나 같은 병을 가진 환자라도 유전 정보, 대사 능력, 면역 반응이 다르기 때문에 치료 효과가 다르게 나타나는 경우가 많다.여기서 등장하는 것이 바로 개인 맞춤형 약물 개발(Personalized Medicine)이다.그리고 이 새로운 치료 전략의 중심에 DNA 프로그래밍(DNA Programming) 기술이 있다.DNA 프로그래밍은 환자의 유전 정보를 바탕으로, 특정 유전자 회로를 설계하고 약물의 성능을 최적화하는 기술이다.이 기술을 통해, 환자의 체질과 병리 정보를 분석하고 그에 맞춰 맞춤형 약물을 분자 수준에서 설계할 수 있게 되었다.이번 글에서는 DNA 프로그래밍이 어떻..