1. 탐구 동기생명과학1 시간에 호르몬에 대해 배우며, 피드백 작용에 대해 알게 되었다. 특히 우리 몸에서 티록신이라는 호르몬이 이 음성피드백 현상에 의해 TRH와 TSH의 분비를 억제함으로써 그 양을 조절한다는 사실이 흥미로웠다. 생명공학과 진학을 희망하고, 특히 유전자의 발현 기작에 관심이 많은 나는 과연 이러한 음성 피드백 과정이 호르몬의 분비에만 관여할까? 유전자 발현에도 관여하지 않을까? 하는 의문이 문득 들었다. 왜냐하면 유전자도 특정 단백질을 너무 많거나 적게 합성하지 않도록 그 발현 기작이 조절되어야 할 필요성이 있다고 생각했기 때문이다. 이와 관련하여 관련 과학 기사와 도서를 찾아본 결과, 오페론이라는 물질에 의해 유전자 발현이 음성 피드백과 유사한 과정인 되먹임 억제(feedback inhibition)를 통해 조절된다는 사실을 알게 되었고 이에 대해 흥미가 생겨 탐구를 하게 되었다.2. 음성 피드백이란?피드백(되먹임)이란, 어떤 일이 원인으로 작용하여 나타난 결과가 그 원인에 영향을 미치는 현상으로 우리 몸의 항상성 유지와 호르몬 조절 등이 자율적으로 일어날 수 있도록 해주는 현상이다.피드백에는 음성 피드백과 양성 피드백이 있다. 먼저 음성 피드백은 결과가 원인을 억제하여 결과를 적절하게 유지하는 조절 작용을 말한다.
SIR 모델은 1927년 커맥(Kermack)과 맥켄드릭(McKendrick)이 발표한 전염병 확산 예측 모델이다. SIR 모델을 이용하면 시간에 따른 감염자의 숫자 변화를 예측할 수 있다. 이는 잠복기가 없고, 회복된 후 면역이 생겨 한 번 걸리면 두 번 다시는 감염되지 않는 홍역이나 풍진과 같은 전염병에 한하여 이용 가능하다. SIR 모델에서 이용되는 변수들의 기호와 설명은 다음과 같다. (파일 참조)dS/dt는 감염되지 않은 사람 수의 변화를 나타내고, dI/dt는 새로 감염된 사람 수의 변화를 나타낸다. 이때, 새로 감염된 사람의 수는 감염률이 높을수록, 그리고 감염자의 수가 많을수록 빠르게 증가한다. 따라서 감염률에 감염자 수를 곱한 값을 '감염의 강도'라고 하고, 여기에 미 감염자의 수를 곱한 값을 시간에 따른 감염자 수의 증가율이라고 할 수 있다. 그리고 시간에 따른 감염자 수의 증가율은 시간에 따른 미 감염자 수의 감소율과 같으므로, 시간에 따른 미 감염자 수의 변화율인 dS/dt 는 부호만 바뀐 값이 된다.
나는 진로 시간에 '생명공학에서의 나노 기술 이용'이라는 주제로 주제 탐구를 진행한 적이 있다. 탐구 내용인 '나노 기술을 이용한 약물 전달 시스템(DDS)'에 대해 조사하던 중, 약물 전달의 매개채로 이용되는 물질 중에 '리포솜'이라는 것이 있다는 사실을 알게 되었다. 나는 우연히 생명과학 교과서에서 세포막의 구조와 유사한 리포솜에 대해 소개한 부분을 읽었던 것을 떠올렸고, 리포솜에 대해 더 알아보고 싶다는 생각을 하게 되었다. 그리하여 생명과학 주제탐구를 통해 리포솜의 구조와 리포솜을 통해 물질을 전달하는 방법, 그리고 리포솜의 구체적 이용 사례에 대해서 자세히 알아보고자 한다.