Deep learning improves prediction of CRISPR–Cpf1 guide RNA activity
Nat. Biotechnol., 36, 239-241.

Q. 선정된 연구성과의 내용과 의의는 무엇인가요?

Cpf1 유전자가위의 성능을 deep learning을 이용하여 예측할 수 있다는 내용입니다. 본 연구는 유전자가위 분야에서의 첫 번째 deep learning을 적용한 연구라는 의의가 있습니다.

위 도표에서 Y축(세로축)은 선택한 다수의 유전자 가위 효과도를 연구진들이 실제 실험을 통해 검증한 값들의 분포도이며, X축(가로축)은 연세의대와 서울공대 연구진이 개발한 인공지능 프로그램이 예측한 Y축에 사용했던 동일한 유전자가위의 예측 효과도 값이다. 도표 상 가로지른 선에 분포된 점이 수렴(접근)될수록 ‘1’의 값을 갖는다. 실제 실험을 통해 검증된 유전자 가위 효과도와 인공지능이 예측한 효과도가 0.87로 1에 가깝다고 볼 수 있다.(김형범 교수 제공)

Q. 해당 연구분야의 최신 연구의 흐름은 어떤가요?

유전자 가위를 이용한 유전체 수술(Genome editing)은 매우 경쟁적으로 빠르게 발전하는 분야입니다. 이 기술이 발전하면 향후 다른 생물학 분야의 발전에 기여함과 동시에 새로운 차원의 유전자 치료법 개발도 이루어 질 수 있으리라 생각합니다.

Q. 함께 진행한 연구진의 소개를 부탁합니다.

서울대학교 윤성로 교수님과 민선우 학생, 그리고 저희 실험실의 김희권 학생과 제가 주로 연구를 주도하여 진행하였습니다.

Q. 현재 해당 연구분야의 한계는 무엇인지, 향후 연구방향과 계획이 궁금합니다.

아직까지 유전자 가위 분야는 낮은 효용성, 전달 방법의 한계, 원하지 않는 유전적 변환 생성 등의 문제가 있습니다. 이를 극복하기 위해서 전세계적으로 많은 연구팀이 많은 비용을 들여가며 매우 경쟁적으로 연구를 진행하고 있습니다.

Q. 평소 연구주제에 대한 선택과 아이디어를 어떻게 얻으시는지?

이번 연구는 이세돌이 바둑을 알파고에게 지는 것을 보고 해야겠다고 생각하게되었습니다. 그런 생각을 한 후, 몇 달 뒤 윤성로 교수님께서 저희 학교에서 발표를 하러 오셨고, 그 때 만나 공동연구가 시작되었습니다. 윤성로 교수님 및 민선우 학생의 노력과 김희권 학생의 열정 덕분에 연구가 실마리를 찾을 수 있었습니다.

Q. 과학자로서 연구 활동 중 아쉬운 점이나 우리의 연구 환경 개선에 관한 의견이 있으시다면?

요즘 어린이들의 꿈을 물어보면 연예인이나 의사, 법률가 등을 이야기 하는 경우가 많습니다. 특히, 똑똑한 고등학생들의 많은 수가 의사가 되기를 원합니다. 우수한 인재들이 임상의사 뿐만 아니라 과학자(의과학자 포함)도 꿈꾸는 사회가 될 때 우리 사회는 더욱 발전할 수 있으리라 생각합니다. 또한, 의과대학을 졸업한 경우에도 졸업 이후 연구에 전념할 수 있는 기초의학자나 심도 깊은 연구를 할 수 있는 임상의학자를 양성할 수 있는 프로그램이 있는데 이를 더 활성화 하는 것이 과학 선진국으로 가는 빠른 길이라고 생각합니다.

Q. 같은 분야를 연구하려는 학생/후학들에게 도움이 되는 말씀을 부탁드립니다.

연구에서 가장 중요한 것 두 가지는 communication과 한 사람의 leading이라고 생각합니다. 요즘의 연구는 혼자서 진행하는 경우는 드물고, 대부분 여러 사람이 참여한 공동연구 형태로 진행됩니다. 역설적이지만 여러 사람이 참여한 공동 연구이더라도 ‘한 사람의 힘’이 중요합니다. 연구를 하는 학생이 leader로서의 추진력을 가지고 다른 연구자들과 적극적으로 의사소통을 하며 주도적으로 연구를 이끌어 가는 것이 가장 이상적입니다. 하지만 배우는 학생들은 아직 연구 경험이 적기 때문에 지도교수나 주위 선배 연구자들로부터 많은 것을 배워야하는데, 이를 위해 중요한 것 역시 학생들의 적극적으로 의사소통을 하려는 태도입니다.

Q. 그 외 추가하고 싶은 말씀 또는 바람이 있다면?

실험을 할 때는 모든 계급장을 떼고 이야기 할 수 있어야 한다고 생각합니다. 지도교수 (혹은 선배)의 의견과 학생의 생각이 다른 경우, 적절한 방법으로 자신의 의견을 명확히 나타내어서 적절한 feedback을 받는 것이 필요하다고 생각합니다. 이 때 필요한 것이 자기 주도적인 의사소통 능력입니다.

< 2018 국내 바이오 연구성과 Top 5's는 써모피셔 사이언티픽 솔루션스 유한회사와 아베스코주식회사의 후원으로 진행되었습니다. >

관련 사이트 : 2018 국내 바이오 성과ㆍ뉴스 Top 5's, 한빛사 등록 논문