12강 / 20강

첫 가상 녹아웃 — DDX54 를 꺼 본다

지형이 통째로 바뀌는 순간

이제 한 유전자를 끄고 지형 전체를 다시 계산합니다. 궤적 하나가 아니라 256가지 세포 전부를요.

보아야 할 것은 세 가지입니다.

암 어트랙터가 남아 있는가, 사라졌는가
원래 암으로 가던 세포들이 어디로 가게 되었는가
원래 멀쩡하던 세포들이 다치지는 않았는가 (부작용)

세 번째를 빼먹으면 안 됩니다. 암을 없앴는데 정상 세포를 암으로 만들었다면 그건 치료가 아니니까요.

고등학생DDX54 를 꺼 본다

첫 가상 실험이다. DDX54 를 0 으로 고정하고 전수 조사를 다시 한다.

확인할 것	내용
어트랙터 개수	바뀌었나
암 어트랙터	남아 있나
베이슨 크기	어떻게 달라졌나

한 유전자를 끄면 지형이 통째로 바뀔 수 있다

어트랙터 수가 2 → 1 로 줄었습니다. 암 골짜기가 지형에서 사라진 것입니다.

Python 브라우저에서 실행

import bn

net = bn.twin()

print("■ 치료 전")
before = net.landscape()
before.summary()

print("■ DDX54 녹아웃 후")
after = net.landscape({"DDX54": 0})
after.summary()

전부 정상으로 갔고, 부작용은 0 입니다. 교과서적인 결과예요.

Python 브라우저에서 실행

import bn

net = bn.twin()
before = net.landscape()
after = net.landscape({"DDX54": 0})

cancer0 = before.states_with("암")
print(f"치료 전 암으로 가던 초기 상태 {len(cancer0)}개가 어디로 갔나")
print("-" * 50)
tally = {}
for s in cancer0:
    tally[after.fate[s]] = tally.get(after.fate[s], 0) + 1
for name, n in tally.items():
    print("  " + bn.pad(name, 8) + f"{n:>3}개  ({n/len(cancer0)*100:5.1f}%)")

harmed = sum(1 for s in before.states_with("정상") if after.fate[s] == "암")
print()
print(f"부작용 — 원래 정상이던 상태 중 암이 된 것: {harmed}개")

고등학생지형이 통째로 바뀌는 순간

DDX54 가 여러 유전자를 조절한다면, 끄는 순간 그 모든 관계 가 사라진다.

DDX54 → 표적	KO 후
CD47 을 켬	CD47 이 꺼짐
PDL1 을 켬	PDL1 이 꺼짐

그러면 면역세포가 공격할 수 있게 된다

"먹지 마" 와 "T세포 억제" 신호가 둘 다 꺼지면 면역세포 노드가 켜진다.

이것이 논문의 주장이다

DDX54 가 상위 조절자 라서 하나를 끄면 여럿이 함께 꺼진다.

상위 조절자를 끄면 하위 여러 개를 동시에 끄는 효과가 난다

히트맵으로 보면 도미노가 넘어지는 순서가 그대로 드러납니다.

Python 브라우저에서 실행

import bn
import matplotlib.pyplot as plt

net = bn.twin()
cancer = net.state(DDX54=1, MDM2=1, CD47=1, PDL1=1, Proliferation=1)

fig, axes = plt.subplots(1, 2, figsize=(10.5, 3.6), sharey=True)
for ax, (title, p) in zip(axes, [("no treatment", None), ("DDX54 knockout", {"DDX54": 0})]):
    path = net.run(cancer, 10, perturb=p)
    M = [[s[i] for s in path] for i in range(net.n)]
    ax.imshow(M, cmap="RdYlGn_r", aspect="auto", vmin=0, vmax=1)
    ax.set_yticks(range(net.n)); ax.set_yticklabels(net.genes, fontsize=8)
    ax.set_xlabel("t"); ax.set_title(title, fontsize=11)
plt.tight_layout()

print("빨강 = 켜짐, 초록 = 꺼짐.")
print("오른쪽 그림에서 위 다섯 줄이 차례로 꺼져 내려가는 것이 보입니다 — 도미노입니다.")

🎮 녹아웃 실험대

처치 전후 궤적을 나란히 놓고 봅니다.

고등학생그런데 확인해야 할 것

확인	왜
모형에 그 관계를 우리가 넣었나	넣은 것이 나오는 것은 당연
관계의 근거는	실험인가 추측인가
논리식이 맞나	AND 인가 OR 인가

첫 줄이 결정적이다

"DDX54 → CD47" 을 모형에 넣었으니 DDX54 를 끄면 CD47 이 꺼지는 것은 당연하다.

그것은 발견이 아니라 입력의 반복 이다.

모형이 새로 알려 주는 것

넣지 않은 간접적 결과 다 — "그 결과 면역세포가 켜진다", "어트랙터가 사라진다" 같은 것.

모형의 값어치는 넣은 것이 아니라 넣은 것들이 상호작용한 결과에 있다

고등학생직접 효과와 간접 효과

종류	내용	모형의 기여
직접	DDX54 → CD47	없음 — 입력
간접	DDX54 KO → 면역 활성화	있음
창발	어트랙터 구조 변화	큼

창발이 모형의 진짜 값어치다

개별 관계를 다 알아도 그것들이 합쳐졌을 때 무슨 일이 생기는지는 계산해 봐야 안다.

사람의 직관으로는 몇 개 이상의 되먹임 을 못 따라간다.

부분을 다 알아도 전체는 계산해야 알 수 있다 — 그것이 모형을 만드는 이유다

🤔 확인 문제

녹아웃 결과를 볼 때 '부작용' 으로 반드시 함께 세어야 하는 것은?

🤔 확인 문제

DDX54 녹아웃 뒤 어트랙터 수가 2 에서 1 로 줄었다는 것은?

🤔 확인 문제

히트맵에서 유전자들이 '차례로' 꺼진 이유는?