생물학적 경로 설명하기를 위한 팁

개요

BioRender의 러닝 허브, 산업계 과학자를 위한 디자인 팁에 오신 것을 환영합니다. 오늘 다룰 주제는 생물학적 경로 일러스트레이션입니다. 많은 분이 작업하기를 꺼리는 아주 특별한 유형의 피규어죠. 사실 복잡해서 그리기가 까다로운 것이 당연합니다. 하지만 저희가 일반적인 개념과 디자인 팁으로 세분화했으니, 다음 작업을 훨씬 수월하게 시작하실 수 있을 겁니다.

BioRender를 처음 사용하시는 분들을 위해 말씀드리자면, 오늘 처음 오셨거나 아직 앱에 가입하지 않으신 분들도 계신 것 같네요. BioRender는 사용하기 매우 쉬운 드래그 앤 드롭 방식의 일러스트 도구입니다. 필요한 모든 요소가 라이브러리에 준비되어 있어 캔버스로 바로 끌어다 놓기만 하면 됩니다. 생물학적 경로, 프로토콜, 타임라인, 세포 간 상호작용 등 과학적 내용을 전달하는 데 필요한 모든 것을 만들 수 있습니다.

물론 BioRender의 일반적인 활용 사례로는 산업계 과학자분들이 가장 많이 사용하시는 프레젠테이션이 있습니다. 그 외에도 논문 출판, 연구비 지원 신청서, 제안서, 포스터(언젠가 다시 학회에 가게 된다면 말이죠), 실험 개요, 그리고 일반 대중을 대상으로 한 발표 등이 있습니다. 요즘은 일반인을 위한 요약 피규어도 점점 인기를 얻고 있죠. 과학적 내용을 대중에게 전달하고 싶을 때 피규어는 정말 훌륭한 수단이 됩니다.

자, 그럼 시작해 볼까요? 저희가 10년 넘게 신호 전달 경로, 세포 내 메커니즘, 작용 기전 등을 그려오며 정리한 많은 팁을 준비했습니다. 오늘 보여드리는 내용이 여러분의 다음 피규어 작업에 도움이 되기를 바랍니다.

생물학적 경로, 경로 다이어그램, 신호 전달 경로가 복잡하고 어렵게 느껴지는 이유는 우리가 흔히 보는 이미지들 때문입니다. 물론 복잡도와 결과물에 따라 목적은 다르겠지만, 일반적으로는 원 안에 글자가 들어있고 화살표가 복잡하게 얽힌 형태가 많습니다. 이런 그림은 그리는 사람에게도, 정보를 받아들이는 사람에게도 부담스럽기 마련입니다.

아마 여러분도 이런 형태에 익숙하실 겁니다. 여기 또 다른 경로 다이어그램 예시가 있는데, 왜 이렇게 복잡해지는지 그럴만한 이유가 분명히 있습니다. 자연 현상 자체가 원래 매우 복잡하고, 실제 눈으로 보는 것과는 차원이 다르기 때문이죠. 그래서 구조나 개체, 경로를 표현할 때 많은 추상화와 예술적 자유가 개입됩니다. 이를 얼마나 명확하고 간결하며 표준화된 방식으로 전달하느냐는 결국 우리의 몫입니다.

물론 포스터 같은 이미지들도 있습니다. 연구실 벽에 장식용으로 붙여둔 것을 자주 봤는데요. 논문 출판용이라기보다는 백과사전처럼 참고하거나 예술적인 느낌을 주는 용도에 가깝습니다. 프랑스 와인 산지 지도 같은 느낌이죠. 웹에서 가져온 건데, 정말 아름답고 벽에 붙여두기에도 멋집니다. 하지만 만약 여러분이 프랑스 남부에 있다면, 가장 아름답고 장식적인 지도보다는 A 지점에서 B 지점으로 가는 방법을 알려주는 방향 지시형 지도가 더 필요할 것입니다.

경로 다이어그램이나 과학적 다이어그램을 작성할 때 저는 이런 방식을 선호합니다. 즉, 꼭 필요한 요소와 그렇지 않은 요소를 구분하여 불필요한 부분을 과감히 덜어내는 것이죠. 때로는 이야기의 흐름을 조절하여 무엇이 필수적이고 무엇이 그렇지 않은지 보여주기 위해 이러한 희생이 필요할 때가 있습니다.

시간 관계상, 그리고 한 번의 Zoom 세션에서 소화할 수 있는 정보량을 고려하여 오늘 배울 내용을 네 가지 팁으로 정리했습니다. 첫 번째는 정보 흐름의 최적화입니다. 이는 생물학적 경로뿐만 아니라 모든 과학적 도표에 적용되는 원칙입니다. 두 번째는 색상에 관한 개념입니다. 단순히 팁이라기보다 채도와 대비를 적절히 활용하여 가독성을 높이고 색맹을 포함한 모든 사용자를 배려하는 방법입니다. 세 번째는 올바른 축척을 보여주기 위한 확대/축소 기법입니다. 거시적인 유기체 수준에서 세포, 조직, 단백질 수준까지 줌인/줌아웃을 반복하지 않고도 시청자의 방향 감각을 유지하며 간결하게 보여주는 요령이 있습니다. 마지막 네 번째는 선과 화살표의 적절한 사용입니다.

생물학적 경로는 사각형, 도형, 화살표, 선과 같은 기본 요소를 특정 방식으로 배치하여 구성합니다. 도표를 깔끔하고 체계적으로 만들기 위해 따라야 할 몇 가지 일반적인 규칙이 있습니다. 정보 흐름의 최적화는 도표의 종류와 관계없이 중요합니다. 왼쪽에서 오른쪽, 위에서 아래로, 또는 순환형과 같은 기본적인 정보 흐름이나 구성을 따르는 것이 좋습니다. 반대 방향으로 흐르는 것은 피하세요. 경로 설정 시 근접성의 원칙 또한 중요합니다. 개념들을 배치할 때는 마치 포스트잇을 붙인 것처럼 캔버스 위에서 쉽게 이동할 수 있어야 합니다. 같은 개념을 나타내는 요소들은 가까이 배치하고, 요소 간의 간격은 일정하게 유지하세요. 특히 다중 패널 도표의 경우, 각 단계를 상자로 묶어 정렬하고 간격을 일정하게 조정하면 훨씬 보기 좋습니다.

사용자 조사 회의에서는 사용자 피드백 평가 방법과 조사 내용을 문서로 정리하는 방법 등 다양한 주제와 방법론이 논의되었습니다. 사용자 요구 사항 파악의 중요성에 대해서도 다루었으며, 피드백을 추가로 논의하기 위한 후속 회의도 예정되었습니다. 회의에는 BioRender 팀의 Francesca와 Cindy를 포함하여 새로운 멤버들이 다수 참여했습니다. 앞서 진행한 설문조사 결과, 응답자 수는 적었지만 BioRender 사용자와 비사용자, 면역학자, 분자생물학자 등 다양한 분야의 전문가들이 고르게 분포되어 있었습니다. 많은 참석자가 동료들과 피드백을 주고받으며 도표를 공동 작업하고 있으며, 경영진이나 커뮤니케이션 팀 등 다양한 이해관계자를 위한 발표 자료를 준비하고 있습니다.

실시간 도표 수정 세션에서 진행한 간단한 비포/애프터 예시입니다. 기본적인 과학적 내용은 갖춰져 있었으나 정보의 흐름을 파악하기 어려웠습니다. 이미지를 Z자 형태로 재구성하여 이야기의 흐름을 명확하게 만들고 훨씬 이해하기 쉽게 개선했습니다. 또한 근접성의 원칙을 적용하여 동일한 개념의 요소들을 그룹화했습니다.

요소들을 정렬하는 것만으로도 이미지가 훨씬 깔끔해집니다. 때로는 섹션 사이에 약간의 여백을 두는 것만으로도 근접성의 원칙을 효과적으로 활용할 수 있습니다. 또 다른 예시를 통해 설명해 드리겠습니다. 텍스트의 계층 구조와 폰트, 타이포그래피를 활용하여 소제목을 굵게 표시하고 1, 2, 3, 4 번호를 매겼습니다. 각 단계 사이에 시각적인 여백을 두어 개념을 명확히 분리했습니다. 아주 기본적인 원칙처럼 들릴 수 있지만, 복잡한 경로 도표를 만들기 위한 첫걸음으로 매우 중요합니다.

두 번째 팁입니다. 이론을 간단히 살펴본 후, 세 번째와 네 번째 팁에서는 실제 도표를 제작하며 워크숍 형태로 진행하겠습니다. 디자인 강의를 들어본 적이 없다면 생소할 수 있지만, 색상에는 기본적으로 세 가지 차원이 있습니다. 용어를 이해하기 위한 배경지식 정도로만 알아두시면 됩니다. 색상(Hue)은 색의 이름으로, 빨강, 초록, 노랑 등이 이에 해당합니다. 각 색상은 명도(Value), 즉 밝고 어두운 정도를 가집니다. 이는 색맹인 시청자도 도표를 볼 수 있게 하고 이미지의 초점을 만드는 데 가장 중요한 요소입니다. 세 번째 차원은 채도(Chroma)로, 색의 선명도를 의미합니다.

BioRender 사용자가 제작하여 템플릿 라이브러리에 게시된 경로 도표 예시입니다. 이 도표에서 시청자의 시선은 가장 채도가 높고 대비가 강한 TGF 베타와 인산염으로 먼저 향하게 됩니다. 벌이 가장 대비가 강한 꽃으로 모여드는 것과 같은 원리입니다. 만약 채도와 명도를 조절하여 초점을 다른 곳으로 옮기면 시선도 자연스럽게 그곳으로 이동합니다. 두 번째 이미지에서 색상과 채도, 명도를 조절하자 시선이 DNA나 핵 내부로 향하는 것을 확인할 수 있습니다. 이처럼 시청자가 가장 먼저 보길 원하는 부분에 초점을 맞추어 정교하게 제어할 수 있습니다. 복잡한 도표에서 연구의 핵심 내용을 놓치지 않게 하려면 이러한 기법이 매우 유용합니다.

세 번째 팁: 불투명도를 적절히 사용하세요. 페이지 전체에 너무 많은 채도와 대비를 사용하면 책의 한 페이지 전체를 형광펜으로 칠하는 것과 같습니다. 강력한 도구인 만큼 꼭 필요한 곳에만 절제해서 사용해야 합니다. 대부분의 요소는 회색조나 파스텔 톤, 혹은 부드러운 색상으로 낮추는 것이 좋습니다. 모든 단백질을 형광펜으로 강조할 필요는 없습니다. 시청자의 주의를 특정 영역으로 집중시키는 데 이 방법이 얼마나 효과적인지 보여드리고 싶었습니다.

이 세 도표는 색상만 다를 뿐 동일한 구성입니다. 경로 도표와는 조금 다른 이야기지만, 세포 간 상호작용 도표를 만들 때 핵이 자연스럽게 어둡게 염색되어 발생하는 문제가 있습니다. 핵 내부의 활동을 표현하려 해도 핵 자체가 너무 어두워 다른 요소들이 묻혀버리는 경우가 많습니다. 업계에서 사용하는 한 가지 요령은 도표를 회색조로 변환하여 대비 문제를 확인하는 것입니다. 색상 버전에서는 구분이 가능해 보여도, 흑백으로 바꾸면 대비가 부족해 요소들이 사라지는 것을 확인할 수 있습니다. 이럴 때는 레이블의 대비를 높이고, 배경 요소의 불투명도를 조절하여 밝기를 낮추는 것이 좋습니다. 투명도는 매우 강력한 도구이므로, 가급적 흰색 배경을 사용하는 것을 권장합니다. 이제 마지막 두 팁인 올바른 축척을 위한 확대/축소와 선과 화살표의 일관된 사용에 대해 실습을 통해 알아보겠습니다.

BioRender로 돌아가기 전에 질문이 있는지 잠시 확인하겠습니다. 몇 가지 질문에 답변이 된 것 같네요. Shiz 님, BioRender에서 회색조로 변환하는 방법을 물어보셨는데, 이 기능을 보여드리면 팁을 이해하는 데 큰 도움이 될 것 같습니다. 방금 만든 도표를 다시 열어보겠습니다. 도표 상단에 있는 흑백 기호나 물음표 아이콘을 클릭하면 해당 기능에 대한 튜토리얼을 확인할 수 있습니다. 이 버튼을 클릭하면 캔버스의 색상이 일시적으로 제거됩니다. '보기(View)' 메뉴의 '캔버스 회색조(On canvas grayscale)'를 선택해도 동일합니다. 이 모드에서도 컬러 모드와 마찬가지로 작업을 계속할 수 있어, 흑백 환경에서 색상의 실제 명도를 확인하며 작업할 수 있습니다. 이는 색맹인 시청자도 충분히 인지할 수 있는 대비를 확보하는 데 매우 유용한 습관입니다.

앱 사용에 익숙해지기 위해 화살표와 선을 사용하는 여섯 가지 방법을 빠르게 살펴보겠습니다. 첫 번째는 피드백 루프나 순환 경로를 만들 때 사용하는 원형 화살표입니다. '삽입(Insert) > 선(Line) > 원형 화살표(Circular arrow)' 메뉴를 이용하면 완벽한 원형 화살표를 그릴 수 있습니다. 일반 화살표와 달리 직선으로 변형할 수 없지만, 360도 호를 따라 길이를 조절하거나 여러 조각으로 자를 수 있어 매우 유용합니다. 이 도표는 BioRender 아이콘을 활용해 만든 워크시트 예시입니다. 원형 화살표를 중간에서 자르거나, 억제 작용을 나타낼 때는 평평한 화살표 머리를 사용하는 등 다양하게 활용할 수 있습니다. 색상을 다르게 지정하여 길항 작용을 표현할 수도 있습니다. 그룹화된 아이콘을 편집할 때는 더블 클릭하여 내부로 들어가 작업하고, 완료되면 다시 더블 클릭하여 빠져나오면 됩니다.

다음은 레이블을 다는 방법입니다. 경로 도표에서 레이블 선과 이동을 나타내는 화살표를 명확히 구분하는 것은 매우 중요합니다. 화살표를 이동 표시와 레이블 용도로 혼용하면 시청자가 혼란을 겪을 수 있습니다. 신경해부학 교과서처럼 끝에 작은 점이 있는 선을 사용하는 것이 좋습니다. 선 끝에 점이 있고 꺾임이 있는 형태가 가장 이상적입니다. 소포(vesicle)를 예로 들면, 점의 크기를 적절히 조절하고 'Alt-드래그'(Mac은 'Option-드래그')를 사용하여 빠르게 복사할 수 있습니다. 선의 꺾임 부분을 조절하면 원하는 위치를 정확히 가리킬 수 있습니다. 레이블 선과 신호 전달 경로 선이 서로 엉키지 않도록 주의하세요.

도표를 깔끔하게 유지하는 것이 중요합니다. 세 번째 선 활용법은 점선을 사용하여 섹션을 나누는 것입니다. 어린 시절 종이 인형을 오릴 때 쓰던 점선과 비슷합니다. 점선은 경로 도표에서 이미 일어난 일, 앞으로 일어날 일, 혹은 발생 가능성이 낮은 사건을 표시할 때 매우 효과적입니다. 모든 경로에 점선을 남발하면 도표가 복잡해질 수 있으니 적절히 활용하세요.

줌아웃을 하면 마치 나이키 로고처럼 공간을 가로지르는 듯한 착시 효과를 줄 수 있습니다. 지금까지 여섯 가지 화살표 유형을 통해 다양한 개념을 표현하는 방법을 알아보았습니다. BioRender는 자동 저장 기능을 지원하므로 브라우저가 충돌하더라도 '버전 기록(Version history)'을 통해 이전 작업 상태로 언제든지 되돌릴 수 있습니다.

새로운 질문이 있는지 확인하겠습니다. 괜찮은 것 같네요. 마지막으로 경로 도표를 만들 때 유용한 팁 하나를 더 드리겠습니다. 도표의 선을 부드러운 곡선으로 바꾸는 것입니다. 현재 복잡해 보이는 신호 전달 경로 도표의 선을 '곡선형(Curve smooth line)'으로 변경하면 훨씬 자연스럽고 부드러운 느낌을 줄 수 있습니다.

선에 나타나는 흰색 테두리의 어두운 중심점을 가진 노드를 조절하면 곡선을 부드럽게 다듬을 수 있습니다. 도표의 딱딱한 모서리를 없애고 훨씬 세련된 느낌을 줍니다. 80% 완성된 도표를 100%로 만드는 작은 차이입니다. BioRender는 대비와 명도 옵션에서도 이러한 세부 사항을 고려하고 있습니다.

도형 안에 텍스트를 삽입하는 것은 단백질 아이콘을 생성하는 것과 동일한 방식입니다. 데모를 위해 'TGF 베타'라는 레이블을 만들어 보겠습니다. '베타'는 그리스 문자이므로 '기호 삽입(Insert symbol)' 기능을 사용하면 구글에서 검색해 복사할 필요가 없습니다. 드롭다운 메뉴에서 가장 많이 쓰이는 그리스 문자를 선택할 수 있고, 신호 전달 경로에서 흔히 쓰이는 증감 화살표도 바로 사용할 수 있습니다. 특정 단백질을 나타내기 위해 알약 모양으로 변경할 수도 있습니다.

상단 행과 일관성을 유지하기 위해 약간 곡선이 있는 도형을 선택하고, 빨간색 배경에 흰색 텍스트 조합을 사용하겠습니다. BioRender의 색상 옵션은 배경과 폰트의 대비를 고려하여 설계되었으므로, 이를 활용하면 대비 오류를 방지할 수 있습니다. 'Alt-드래그'로 단백질 스택을 쉽게 복사할 수 있습니다. 미리 검증된 색상 팔레트를 사용하면 색상 충돌이나 대비 부족 문제를 걱정할 필요가 없습니다.

미리보기를 확인해 보겠습니다. 정보의 흐름이 위에서 아래로, 그리고 하단에서 왼쪽에서 오른쪽으로 자연스럽게 이어지며 전체적으로 균형 잡힌 구성을 보여줍니다.

마지막으로 BioRender에서 처음부터 그림을 그리는 방법을 보여드리겠습니다. 시작하는 것이 전혀 어렵지 않다는 것을 보여드리기 위해서입니다. 먼저 그림의 기초가 될 세포막을 그려보겠습니다. BioRender를 자주 사용해 보신 분들에게는 복습이 되겠지만, 저는 인지질 이중층을 즐겨 사용합니다. 때로는 필요하지 않을 수도 있지만, 이미 만들어진 아이콘이 있습니다. 이것은 평면적인 개체인 아이콘입니다. 세포질 색상은 변경할 수 있지만, 개별 인지질 머리 부분은 변경하기 어렵습니다. 인지질 머리 부분을 변경하고 싶다면 브러시 옵션을 사용하는 것을 추천합니다. 여기 파란색 브러시 로고로 표시되어 있습니다. 제가 드래그한 아이콘 버전과 비슷해 보이는 것을 가져와서 캔버스 끝까지 드래그하면 훨씬 유연하게 사용할 수 있고 필요에 따라 모양도 변경할 수 있습니다. 다시 더 어두운 색으로 바꾸겠습니다. 보기 좋네요. 약간 말이 안 되는 것처럼 보일 수도 있지만 괜찮습니다.

핵을 가져와 보겠습니다. 가장 먼저 보이는 것을 선택해서 가장자리에 걸쳐 놓으세요. 참고로 캔버스 가장자리 밖으로 나간 부분은 내보내지지 않으므로 작업 공간처럼 활용할 수 있습니다. 참석하신 분들 중 면역학자분들이 많으신 것 같아 TLR을 예로 들겠습니다. 때로는 이런 단순화된 단백질을 사용할 수 있습니다. 저희는 여전히 이런 표준 경로를 업데이트하고 있지만, 때로는 이미 만들어진 단백질 그룹이나 클러스터를 캔버스로 바로 드래그할 수도 있습니다. 이것은 그룹화된 아이콘이므로 더블 클릭하면 다른 모드로 들어가서 알약 모양의 색상을 변경하거나 라벨 자체를 수정할 수 있습니다.

벌써 꽤 멋지고 자연스러워 보입니다. 마지막으로, 약간 비현실적일 수 있지만 화살표를 추가해서 무언가가 공간을 이동하고 있다는 것을 보여주겠습니다. 이런, Alt 키를 누른 채 드래그해서 움직임을 표시하겠습니다. 다시 Alt 키를 누르고 드래그합니다. 여기서 어떤 일이 일어난다고 가정해 보죠. 이 단계에서 핵으로 들어가고, 그다음 어떤 일이 일어납니다. 복사해서 붙여넣겠습니다. 나중에 세포 밖으로 나가는 일이 발생합니다. 정확히는 모르겠지만 일단 기초를 다지는 중입니다.

좋습니다. 그림을 마무리하기 위해 DNA를 추가하겠습니다. DNA를 그리는 방법은 여러 가지가 있습니다. 방금처럼 아름답게 렌더링된 2D 벡터 모양의 평면 아이콘을 사용할 수 있습니다. 현장에서 색상을 약간 변경할 수도 있습니다. 더 많은 유연성이 필요하다면 세포막과 유사한 DNA 브러시도 있습니다. 더 복잡한 모양을 보여줘야 하는 상황이라면 DNA 브러시를 사용하셔도 좋습니다. 여기서는 일단 이것을 사용하고 단백질을 추가하겠습니다. 저는 이런 일반적인 단백질 모양을 좋아합니다. 이것을 사용하겠습니다. 어쨌든 매우 단순화된 경로입니다. 물론 훨씬 더 복잡하게 만들 수도 있지만, 시작하는 방법을 보여드리고 싶었습니다. 미리보기를 누르면 이렇게 나옵니다. 이제 갤러리로 돌아가겠습니다. 많은 개념을 다루었고 시간이 다 되어가니, 혹시 답변하지 못한 질문이 있는지 확인해 보겠습니다.

청중분 중 한 분이 캔버스에서 조직 수준에서 세포 수준, 단백질 수준으로 확대하는 가장 좋은 방법을 물어보셨네요. 아주 좋은 질문입니다. 제가 추천하는 방법은 원형 크롭을 사용하는 것입니다. 간단한 예로, 해부학 도면에서 가져온 '줌 콜아웃'을 사용하는 방법이 있습니다. 이것은 매우 복잡한 것을 확대해서 보여주는 간단한 방법입니다. 마우스 구조를 원형으로 잘라내어 원 안에 배치했습니다. 경로의 경우, 작은 우물 내부를 보여주고 아주 작은 영역에서 규모감을 나타내는 또 다른 예시가 있습니다. 이것이 한 가지 방법입니다. 세포 경로에서 자주 사용하는 또 다른 방법은 두 모양 주위에 상자를 그리는 것입니다. 예를 들어 이것을 축소하고 불필요한 개체를 많이 제거하여 매우 단순하게 유지할 수 있습니다. 특정 영역에 집중하고 싶다면, 즉 그것이 이야기의 초점이라면, 그 규모에서는 매우 작아서 보기 어렵겠지만, 시청자에게 "이것은 암세포와 T세포가 상호작용하는 모습입니다"라고 알려주어야 합니다. 그래서 저는 일종의 수술용 창처럼, 제가 말하고자 하는 신체 부위를 보여주는 방향을 잡고, 더 큰 규모로 확대하여 클로즈업을 만듭니다. 도움이 되었기를 바랍니다. 확실히 가장 인기 있는 방법 중 하나입니다.

바이러스가 세포와 상호작용하고 또 다른 세포와 상호작용하는 모습을 보여줄 때는 규모 변화가 많아서 매우 까다로워집니다. 이런 식으로 보여줄 수 있다면 좋습니다. 때로는 세포를 돌려서 그런 환경을 만들 수도 있습니다. 물론 캔버스 가장자리 밖으로 나간 모든 것은 보이지 않으므로 그것이 공중 초점이 됩니다. 그리고 확대하는 대상과 색상을 맞추면 작은 세포 표면에 거대한 단백질이 있는 것 같은 어색함을 피할 수 있습니다. 미리보기를 하면 이렇게 됩니다.

죄송합니다. 조금 서둘렀지만, 여러 세포가 상호작용하는 경우 제가 접근하는 방식입니다. 물론 이것을 복제하여 다른 많은 상호작용 세포에도 사용할 수 있습니다. 좋은 질문 감사합니다. 제가 어떻게 화면을 이동하는지 궁금해하시는 분들을 위해 말씀드리면, 스페이스바를 누른 채 이동하고 있습니다. 공간이 부족하면 라이브러리를 닫아 캔버스 공간을 더 확보할 수 있다는 점도 참고하세요. 이제 3시가 다 되어가네요. 세계 어디에 계시든 토론토 시간으로 3시입니다. 끝까지 함께해 주셔서 정말 감사합니다. 조금이라도 도움이 되었기를 바라며, 오늘 참여해 주셔서 진심으로 감사드립니다.