"오랜 시간을 꾸준하게 연구할 수 있는 인력을 확보해야 합니다”

이정운 한국생명공학연구원 / 재생의학연구센터 연구원

올해 노벨생리의학상 수상자로 유도만능줄기세포(iPS)를 연구한 일본의 야마나카 신야 교수가 결정되기가 무섭게 국내에서 iPS 연구에 새로운 개가를 올린 소식이 들려왔다. 한국생명공학연구원(이하 생명연)의 조이숙 박사 연구팀이 iPS를 효과적으로 만들 수 있는 저분자 화합물을 개발했다고 발표한 것이다.
오랜 시간 동안 언론의 관심에서 벗어나 있던 사이 세계의 줄기세포 연구는 빠르게 발전했다. 한국의 과학기술인들도 꾸준한 노력 끝에 세계 수준의 연구성과를 내기 시작한 것이다. 이번 연구의 제 1 저자인 이정운 박사를 만나 연구의 의미와 향후 줄기세포를 비롯한 기초과학분야 발전을 위해 무엇이 필요한지 들어본다.


이번에 발표하신 iPS 관련 연구가 화제입니다. 이번 연구의 의의는 무엇인가요?

2006년 야마나카 연구팀에 의해 야마나카 인자가 발굴되고 이를 이용해서 역분화 기술이 개발된 지 올해로 7년이 지났습니다. 매우 짧은 시간에 야마나카 박사의 노벨상 수상이 결정된 것이지요. 그만큼 역분화 기술에 대한 기대가 높다는 뜻입니다.

현재 역분화 기술을 이용하면 환자 체세포에서 분화능력이 우수한 줄기세포 (유도만능줄기세포; iPS)를 비교적 쉬운 방법으로 제작할 수 있지만, 이 과정이 시간적으로 오래 걸릴 뿐더러 유도 효율이 낮고, 임상적으로 안전하지 못하다는 문제가 있습니다. 저희가 이번에 개발한 저분자 화합물을 이용하면 iPS를 안전하게, 높은 효율로 제작할 수 있습니다. 이 기술을 발전시키면 iPS를 이용한 세포치료제를 개발하고 상용화하는 데 크게 기여할 수 있을 것입니다.

이번 성과를 내기까지 쉽지 않았을 것 같습니다. 연구에서 가장 어려웠던 점은 무엇이었는지요?

줄기세포 연구는 세계 각국에서 국가간 기술 개발 경쟁이 치열합니다. 국내에서도 세계적 수준의 기술을 확보하기 위해 정책적으로 지원중이며, 연구 인력 또한 많이 유입되고 있습니다. 그러나 여전히 국제 경쟁력을 높이고 급변하는 환경변화에 대처하기에는 부족한 면이 있는 것도 사실입니다. 제도적·정책적으로 연구 환경과 R&D 인력에 대한 처우가 개선된다면 연구자가 연구에만 집중할 수 있는 시간도 늘어나겠지요. 이는 당연히 우수 성과로 이어질 것입니다. 특히 시급하게 해결해야 할 점은 안정적인 연구 인력 확보입니다. 다른 기초과학분야와 마찬가지로 줄기세포 연구에는 고도로 숙련된 인력이 필요합니다. 연구기간도 긴 편이라 안정적으로 오래 연구할 수 있는 사람이 절실합니다.

국내에서는 줄기세포 연구를 여러 곳에서 진행하고 있습니다. 그 중 생명공학연구원에서 담당하는 분야와 특징은 무엇인지요?

저희 연구팀은 배아줄기세포와 유도만능줄기세포로 대표되는 전분화능 줄기세포 연구에 특화하여 집중하고 있습니다. 출연연 연구 조직으로서는 전분화능 줄기세포 연구 분야에서 국가적으로 구심점 역할을 하고 있지요. 향후 이 분야에서 글로벌 기술 경쟁력을 확보할 수 있도록 최선의 노력을 기울이고 있습니다.

줄기세포 연구는 의료용 응용연구와 기초과학 연구의 두 가지 성격을 동시에 지니고 있습니다. 기초과학 연구는 상대적으로 응용연구보다 지원이 적은 편인데, 앞으로 기초과학 발전을 위해 어떠한 정책적 뒷받침이 필요하다고 보시는지요?

미래의 줄기세포 시장을 선점하려면 기초연구를 통해 과학적 근거를 마련하고 핵심 원천 기술을 확보해야 합니다. 사회적으로 줄기세포 치료제에 대한 기대치가 높다고 응용연구에만 치우치면 경쟁력을 확보하기 어려울 수 있습니다.

기초과학 분야를 활성화하려면 기초분야 지원과 인력 양성이 무엇보다 중요할 것입니다. 또한, 국내 전반적으로 줄기세포 교육·실습 프로그램이 매우 미약하다고 알고 있습니다. 전문가, 비전문가, 연구자, 학생 등 대상을 고려한 다양한 교육·실습 프로그램을 운영할 수 있는 토대가 마련된다면 기초과학 발전 뿐 아니라 미래 인재 양성, 저변 확대에도 기여할 수 있을 것입니다.

한편으로는 학제간 협력도 활발해져야 합니다. 과학의 각 분과가 독립적으로 존재하던 시대는 지났습니다. 줄기세포 연구만 해도 다양한 분야의 지식이 필요하지요. 여러 연구자들이 함께 정보를 공유하고 협력할 수 있는 환경이 조성된다면 지금보다 훨씬 많은 성취를 기초과학분야에서 이룰 수 있을 것입니다.

출처 : FOCUS 11월호

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우리 생활 속 과학이야기

토마토 유전체 완전 해독! 맞춤 재배 가능해질까?

여러분, 토마토 좋아하시나요?
토마토는 우리가 즐겨먹는 채소이자 가지, 고추, 감자 등과 같은 가지과 식물의 연구모델식물로서, 연간 세계 교역량이 10조원에 달하는 중요한 채소작물인데요, 8년 만에 토마토 유전체의 전체 염기서열이 국제 공동연구에 의해 모두 해독되었습니다!

*가지과 식물 : 고추, 토마토, 감자, 가지, 담배 등을 포함하는 식물군으로 식량, 채소, 기호식품, 화훼 및 약용식물로 전세계적으로 재배되고 있으며 진화적으로 가장 종 분화가 다양하게 일어난 식물 분류군 중 하나로 지구상에 약 3,000종이 서식하고 있음.

@burgundavia / http://www.flickr.com/photos/coreyburger/4640025475


이 연구는 국내 연구진을 포함한 14개국 3백여 명의 과학자가 참여했으며 국내에서는 교과부 21세기 프론티어 작물 유전체 기능연구 사업단(단장 최양도)과 한국생명공학연구원(원장 정혁)의 지원을 받아 서울대 최도일 교수팀과 한국생명공학연구원 허철구 박사팀이 참여하였습니다.

이번 토마토 유전체 염기서열 분석은 국제 컨소시엄을 구성하여 12개의 염색체를 참여국가에 하나씩 나누는 방법으로 진행되었으며, 한국은 2번 염색체를 할당 받아 분석을 진행했습니다.

한편 염기서열분석 방법은 인간유전체 분석에 활용된 1세대 염기서열 분석 방법으로 시작하여 최종적인 마무리는 차세대 염기서열 분석장비(NGS)를 이용하는 방법으로 진행하였으며, 하나의 야생종을 포함하여 재배되는 토마토의 질높은 유전체서열을 감자유전체와 비교하여 보고했습니다.


* 1세대 염기서열분석: 1977년 Sanger교수가 개발해 노벨상을 수상한 염기서열 분석 방법으로 인간 유전체 및 애기장대 유전체 분석에 쓰임.

* NGS (차세대염기서열분석 방법): 2000년대 이후 유전체 분석 수요가 늘면서 개발된 염기서열 분석방법으로 Illumina사가 개발한 Genome Analyzer, Roche사가 개발한 454 GS FLX등의 기종이 있으며 최신기종의 경우 인간 유전체의 100배 분량의 서열을 10일 내에 생산해 낼 수 있음.

그 결과, 재배되는 토마토는 야생토마토와 서열상에 0.6%, 감자와는 8% 변이가 일어났으며 유전체상의 염색체 재배열을 관찰 할 수 있었습니다. 애기장대와는 다르지만 콩과는 유사하게 토마토의 small RNA 유전자는 유전자가 많은 염색체 부위에 존재했으며, 토마토 염색체는 진화과정상 세 번의 배수화가 진행되었습니다. 즉, 토마토 열매의 특성, 색깔 및 과육의 특성은 이러한 염색체 진화과정을 통해 진화된 것으로 판단됩니다.

국제컨소시엄을 통한 토마토 전체 유전체 서열분석

9억 염기쌍의 DNA로 구성된 토마토 유전체의 염기서열 정보는 35,000여 개의 토마토 유전자 기능정보 뿐만 아니라 유전자의 배열 및 구성, 그리고 유전체 구조 등 광범위한 내용을 담고 있기 때문에 이러한 토마토 유전체 정보는 육종 기술개발을 가속화하여 생산성 높은 고품질의 토마토를 생산하는데 도움이 될 것으로 보입니다.

무엇보다 유전체 정보를 이용하면 초기 단계에서 종의 품질을 확인할 수 있어 육종연한 및 비용을 절반이상 감축할 수 있으며, 비타민 A․C, 캡사이신(매운성분) 등 가지과 식물의 유용한 2차 대사산물의 생합성과정과 종분화 연구에 핵심적인 역할을 할 것으로 기대됩니다. 또한, 이 정보를 같은 가지과 식물인 고추, 감자 등에 활용하면 다양한 고품질의 신품종 농산물을 만들 수도 있겠죠.

토마토 유전체와 다른 가지과 식물 유전체의 유사성

최도일 교수팀은 토마토 유전체 정보 분석을 통해 축적된 기술력을 바탕으로 고추의 유전체 분석을 독자적으로 진행하고 있는데요, 최도일 교수는 “이번 연구결과가 육종기술개발 및 유전자의 진화 및 종분화 연구에 핵심적인 역할을 할 것으로 기대된다.”고 밝혔습니다.

이번 연구결과는 생명과학분야 최고 학술지인 네이처지에 5월31일 게재되었으며, 염기서열 관련 정보는 홈페이지(http://solgenomics.net/tomato)를 통해 확인할 수 있습니다.

자료 |
교육과학기술부 보도자료(http://mest.korea.kr/gonews/branch.do?act=detailView&dataId=155831076&sectionId=b_sec_2&type=news&currPage=3&flComment=1&flReply=0)

 

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이공계 르네상스를 위한 열린 만남과 대화, 과학기술, 미래를 말하다!!!

그 두번째 이야기가 오는 31일 KAIST 정문술빌딩 드림홀에서 펼쳐집니다!!

이번 시간에는 '한국의 스티븐 호킹' 이상묵 교수(서울대 지구환경과학부)와 '한국의 파브르' 박호용 박사(한국생명공학연구원)을 멘토로 초대하여 「과학기술인으로서의 자긍심 고취와 사회공헌 활동」에 대한 진솔한 대화를 이어갈 예정입니다.

참가신청 및 사전 질문이메일 (vision2020@kistep.re.kr)로 보내주시면 되며, 질문 내용은 멘토의 대학생활에서부터 성공과 실패 경험담, 그리고 이공계의 미래 등 궁금하신 것들을 자유롭게 질문해주시면 됩니다.

지난 1회에 참석하지 못한 분들은 이번 기회에 꼭 참여해보시길 바랄게요~!!

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