지구 전체를 시퀀싱 하라! Earth BioGenome Project -2-

1편에 이어서 드디어 본편인 2편을 시작합니다. 1편에서 제목에 낚였다고 생각하신 분들은 이게 진짜입니다. ㅋ

 

1편에서 알아본 것처럼 이제 인간은 DNA의 염기서열을 마음대로 읽을 수 있게 되었습니다. 그래서 인간 자신의 염기서열도 모두 읽었습니다. 각종 모델 생물(Escherichia coli : 대장균, Saccharomyces cerevisiae : 이스트, Drosophila melanogaster : 초파리, Arabidopsis thaliana :애기장대, Mus musculus : 쥐, Danio rerio : 제브라피쉬)들의 염기서열도 모두 읽었습니다.

인간의 미지의 탐구에 대한 욕망은 끝이 없습니다. 그래서 지구상의 모든 생물의 염기서열을 읽기로 했습니다.

모두 1편에 설명한 sequencing 기술의 발달로 가능하게 된 것입니다. 물론 sequencing 기술 뿐만이 아니고 생물정보학(bioinformatics)의 발달도 한몫하고 있습니다.

 

지구상의 모든 생물의 염기서열을 읽는 프로젝트는 바로

Earth BioGenome Project 입니다. 

https://www.earthbiogenome.org/

Earth BioGenome Project는 DNA 시퀀싱기술, 생물정보학, 자동화 및 인공지능 등의 최신 생명 과학기술을 활용하여 10년 동안 지구상의 모든 진핵생물(eukaryotes)의 유전자 염기서열을 분석, 분류 및 특성화하여 모든 진핵생물 게놈 (genome) 정보의 개방형 디지털 저장소를 구축하여 지구 생물다양성의 이해, 활용 및 보전을 목표로 하는 글로벌 이니셔티브입니다.

 

UC Davis의 Harris Lewin를 의장으로 미국, 영국, 유럽연합, 호주, 브라질, 아프리카, 캐나다, 일본, 중국, 한국 등 국가의 대학, 연구기관 등이 참여하여 진행하고 있습니다.

 

10년간의 로드맵을 발표했는데. 총 3단계에 걸쳐서 150만 진행생물의 염기서열 분석을 진행할 예정입니다.

 

1단계(3년) : 약 9,000 여개 진핵생물 분류군(family)에서 적어도 하나 이상의 대표적 종(species)에 대한 염기서열 분석 및 염색체 수준의 참고 어셈블리(chromosome-scale reference assemblies) 제작 → 총 예산 : 6.4억 달러

 

2단계(4년) : 약 150,000 여개 분류군(genus)에서 적어도 하나 이상의 대표적 종(species)에 대한 염기서열 분석 (1단계 9,000여개 포함) → 총 예산 : 16억 달러

 

3단계(3년) : 1,2 단계의 150,000 종을 포함하여 약 150만 종에 대한 염기서열 분석 및 주석(약 100,000 종의 새로운 생물종 발견 포함) → 총 예산 : 25억 달러

 

의 계획과 예산으로 진행하고 있습니다. 매우 큰 규모입니다. 

 

이 프로젝트의 수행 전략도 멋집니다. 

ㅇ 전 세계 자연사 박물관, 식물원, 동물원 등 생물다양성 보전에 관련된 기관 참여 - 전 세계 식물원은 알려진 식물의 1/3을 보유하고 있으며, 멸종위기에처한 식물 약 40%를 보유

ㅇ GGBN(Global Genome Biodiversity Network)도 파트너로 참여

ㅇ 브라질, 콜롬비아, 인도, 페루 등 생물다양성 부국의 과학자들의 참여 - 개도국 과학적 역량 구축

ㅇ 시민 과학자 운동(citizen scientist movement)과 자율 로봇 기술 활용 - 분류학 전문가 참여와 자율 드론의 사용 등을 통한 시료 수집

등을 쉽게 구할 수 없는 특이종의 염기서열도 모두 sequencing 하겠다는 포부입니다. 

 

 

이렇게 모아진 염기서열 데이터를 처리하는 것도 프로젝트의 일부입니다. 

ㅇ 데이터 저장 용량은 종(species) 당 약 10Gb가 필요하고 총 ~20 petabytes 이상이 필요할 것으로 예상

ㅇ 프로젝트에서 생성된 많은 양의 데이터 관리 및 활용을 극대화하기 위한 새로운 계산도구 및 분석방법, 표준화 시스템 개발

ㅇ 개방형 엑세스, 대규모 데이터 공유를 위해 데이터 저장 및 컴퓨팅 요구사항은 개발되는 신기술을 적용하며 개선해 나갈 예정

 

그리고 이미 게놈 분석을 진행하고 있는 그룹들과 지원하며 공동연구를 수행한다고 합니다. 

ㅇ G10K : 모든 척추동물 게놈 분석

ㅇ i5K : 5000개 절지동물(arthropods) 게놈 분석

ㅇ B10K: 10,000 조류 게놈 분석

ㅇ GAGA : Global Ant Gemones Alliance –개미 300 속(genus) 게놈 분석

ㅇ 1000 Fungal Genomics Project : 균류(fungi) 1,000 종 게놈 분석

ㅇ 10KP : 식물 주요 10,000개 분류군의 게놈 분석

ㅇ GIGA: Global Invertebrate Genomics Alliance - 7,000 종의 무척추 해양동물의 게놈 분석

 

Earth BioGenome Project의 경제적 효과는?

이런 게놈 분석이 무슨 돈이 되겠느냐고 생각하실 수도 있지만.. 

인간게놈프로젝트(Human Genome Project)의 경제적 영향과 비교하여 예측했을때 최초 인간 유전자 지도 초안 작성에 27억 달러(현재 가치: 48억 달러)투자 했고 여기서 발생한 수익은 2012년 현재 141배의 수익을 냈다고 합니다. 또한, 현재 47,000명 이상의 인력으로 1조 달러 이상의 경제활동 산업 창출 하고 있습니다. 
이런 유전체학(genomics)에 대한 투자는 의학, 수의학, 재생에너지, 식량 및 농업, 환경보호, 바이오화학, 국가안보 등에 큰 영향을 미침니다. 미국의 경우 GM식물, GM미생물로 인한 연간 수익은 최소 3,000억 달러 이상입니다. 
이러한 경제적 수익은 인간 게놈과 몇몇 아주 적은 수의 모델 생명체의 서열을 분석에서 얻어진 것입니다. 현재 0.2%미만의 진핵생물의 유전체 염기서열만이 밝혀졌으므로 나머지 99.8%의 진핵생물종의 염기서열이 밝혀진다면 여러 산업에 미칠 영향력은 막대할 것으로 예상되며 최소 한 Human Genome Project와 비슷한 수익은 낼 수 있을 것으로 예상할 수 있습니다. 

 

Earth BioGenome Project는 생물학 역사상 가장 야심찬 계획임에 틀림 없습니다. 이것이 성공한다면 아니 절반이라도 잘 진행된다면 지구상 생명체에 대한 과학적 이해를 바꾸고 인간활동과 기후변화로 인한 생물다양성 및 서식지 파괴 및 손실에 대처할 수 있는 새로운 해결책을 제시할 것으로 예상됩니다. 

 

인간은 항상 새로운 것을 알기 위해 도전합니다. 과학의 많은 발전이 이루어 졌지만 사실 생명현상은 다른 과학보다 발전이 더 힘든 것 같습니다. 반도체 같은 것을 보면 어떻게 인간이 저렇게 정밀한 것을 만들 수 있을까 생각하지만 실제 만들고 사용하는 것 처럼 언젠가 생물도 반도체처럼 자유자제로 만들 수 있는 날이 올 수도 있을 것 같습니다.  

 

 

지구 전체를 시퀀싱 하라! Earth BioGenome Project -1-

유전자가위에 대해 자세히 설명한 책에 대한 리뷰를 포스팅 했습니다. 책이 볼만하더라구요^^

 

[책소개]유전자조작에 대한 이해는 이책으로 시작하세요!-DNA 혁명 크리스퍼 유전자가위-