"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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굿가이(Goodguy)

우리 생활 속 과학이야기

스타크래프트 과학공부 3탄, 기적의 치료사 편

안녕하세요. 국가과학기술위원회 블로그 기자단 2기 최형일입니다.
오랜만에 다시 스타크래프트 속 과학이야기를 들고 찾아왔습니다. 오늘 소개해드릴 내용은 스타크래프트 속 기적의 치료사들의 이야기인데요, 지난 1월 마린의 스팀팩과 저글링의 아드레날글랜즈(http://nstckorea.tistory.com/203), 8월 제2탄, 테란의 과학유닛인 사이언스 베슬(http://nstckorea.tistory.com/469)에 이은 3번째 시리즈입니다.

게임 속 캐릭터를 통해 과학적 요소들을 찾아보는 스타크래프트 시리즈~


기적의 치료사

스타크래프트 게임에는 프로토스, 테란, 저그라는 종족이 있습니다. 각 종족에는 치료의 기능이 있는데요, 테란에게는 메딕의 힐, 저그에게는 자동 재생능력, 프로토스에게는 쉴드 복구 능력이 바로 그것입니다. 전장의 천사 메딕(Medic)은 공격력은 전혀 없음에도 테란의 꽃일 뿐만 아니라 강력한 구세주의 역할을 합니다. 아마도 부상당한 마린과 불곰의 체력을 회복시켜주는 치료능력 때문일 텐데요, 이와 달리 저그는 메딕과 같은 치료사 없이 자동으로 재생됩니다. 프로토스는 체력이 자동 재생되는 것은 아니지만 보호막인 쉴드는 복구됩니다. 그렇다면 이런 재생 능력들은 어떻게 가능한 것일까요?

1. 저그의 재생기능

여왕이 해처리를 재생시키는 장면

우리가 살고 있는 자연세계는 전쟁의 연속입니다. 생물들은 생존을 위해 끊임없이 투쟁을 하며 이로 인해 수많은 부상을 입기도 합니다. 만약 재생기능이 없다면 생물들에게 부상은 곧 죽음을 의미하는 것일테죠.

모든 생물체들은 항상 자신의 몸을 일정한 상태로 유지하려고 하는 ‘항상성’을 가지고 있습니다. 조그만 부상이나 질병의 경우 별도의 치료 없이도 원상복구가 되는 것을 자연치유라고 합니다. 모든 생물들은 이러한 자연 치유능력을 가지고 있는데요. 저그 또한 이와 같은 원리로 재생기능을 한다고 볼 수 있습니다. 따지자면 저그뿐만 아니라 테란인 인간들도 이런 재생기능을 다 가지고 있는 셈이죠. 하지만 끝도 없이 ‘해처리’(저그의 주 건물)에서 쏟아져 나오는 저그의 유닛들은 하루에도 수도 없이 죽어 없어지는 세포를 다시 재생해내는 놀라운 능력을 가지고 있어야 합니다. 우리의 골수도 지금 이 순간에도 쉴 새 없이 혈구세포들을 만들어 내며, 오래된 혈구 세포들을 파괴하는 것과 같이 말이죠. 이것은 체세포 분열과정으로 설명될 수 있는 원리입니다.

2. 메딕의 힐

메딕의 힐은 마린 부대의 생존율을 크게 높이고, 체력을 복구하는 역할을 합니다. 그렇기에 메딕의 힐을 뒤에 두고 전장을 향해 돌진하는 마린들은 정말 무서운 공격력과 불멸의 힘을 보여줍니다. 물론 현실에서는 당연히 불가능한 일이죠!! 전쟁에서도 의무병을 메딕(Medic)이라고 부릅니다. 현실전쟁에서는 부상을 당했을 시 의무병이 달려가 치료를 하는데요. 부상여부에 따라 전장에서의 응급처치 속도는 달라집니다. 하지만 게임속의 메딕은 단 몇 초 만에 체력이 바닥난 마린을 복구시킵니다. 이러한 것이 가능하기 위해서는 메딕이 마린 몸의 세포들이 빠르게 세포 분열할 수 있게 하는 능력을 가지고 있어야 합니다. 그러나 아무리 그런 능력을 가지고 있다고 해도 팔이나 다리와 같은 절단은 절대 그렇게 할 수 없는 일입니다.

메딕이 마린을 치료하고 있는 모습

현실로 돌아와 볼까요? 인간의 경우는 아니지만, 곤충이나 편형동물, 강장동물, 극피동물, 양서류, 파충류들은 사지가 절단되어도 다시 재생이 가능합니다. 물론, 몇 초 만에 재생은 불가능해도 오랜 시간에 걸쳐 재생되는 것은 가능한 일입니다.
도마뱀 같은 경우를 보면 꼬리가 잘렸을 시 며칠 뒤면 꼬리가 다시 재생되며, 다리가 잘려도 며칠 뒤에 다리가 다시 자라나 있습니다. 어떤 도마뱀은 뇌가 잘려도 재생된다고 하니 정말 놀라운 일이죠. 인간에게도 저런 능력이 있다면 죽음이라는 것도 두렵지 않겠죠?

물론 인간재생을 꿈꾸는 과학자들도 있습니다. KIST 연구원들은 손상된 인체 조직이나 장기의 기능을 복원시키는 '생체치료' 기술개발을 위해 노력하고 있다고 하죠. 의공학연구소 생체재료연구단에서는 인공적 소재를 가지고 생체기능을 복원해주는 연구환자의 세포를 따로 뽑아 세포를 키운 후 환자의 부족한 부분(간이나 뼈 등 생체조직)을 재생시켜주는 연구를 중심적으로 하고 있다고 합니다.

3. 프로토스의 쉴드

프로토스
는 과학기술이 매우 발전한 종족입니다. 특히 ‘쉴드’ 기능은 별것 아닌 것 같아 보이지만, 그 실체를 알고 보면 매우 놀라운 기술에 속합니다. 쉴드는 말 그대로 방패기능으로, 이것 자체로는 별로 놀라운 것이 아닙니다. 진짜 놀라운 것은 쉴드가 시간이 지나면 복구된다는 것이죠. 게임에서 보이는 에너지 장막은 사실상 현실적으로는 가능성이 없어 보이지만 갑옷이나 외부 장갑을 강화하는 일은 기술적으로 가능하다고 합니다. 그것은 바로 자기조직화(Self-organization)라고 하는 생물의 재생기능입니다.

프로토스가 쉴드 방어막을 유령이 EMP로 저지하고 있다

우리 몸에 상처가 나면 대뇌에서 어떤 특별한 명령을 보내서 치료하는 것이 아니라 상처주변의 세포들이 자발적으로 재생해 내는 것인데요. 이렇게 놀라운 기술을 우리도 이제 할 수 있는 길이 열리고 있습니다. 바로 ‘나노기술’을 통해서입니다. 나노로봇은 미래 의학에 혁신적인 역할을 할 것이라고 보는 이들이 많습니다. 혈관 속으로 나노로봇들이 돌아다니며 질병을 치료할 수 있고 병이 들어 손상된 세포를 치료하여 난치병이나 노화의 굴레에서도 벗어나게 할 수 있을지도 모릅니다. 이러한 나노로봇 기술과 큰 분자를 작은 분자로 쪼개어 몸의 구성성분으로 만들어 나가는 분자조립기술이 합쳐진다면 프로토스의 쉴드 복구와 같은 능력을 실현할 수 있는 것이죠. 과학의 세계는 참으로 놀랍지 않은가요?

4. 재생의학의 현주소

현재 재생의학에 대한 관심은 나날이 급증하고 있습니다. 인간은 항상 세포에 손상을 입고 있습니다. 팔, 다리가 절단되거나 신경이 끊어져 마비가 온다거나 하는 이런 질병들은 복구가 어려운 질병들입니다. 하여 전세계 의학도들이 재생의학의 발전에 노력을 기울이고 있습니다.

몇 년 전에는 줄기세포가 큰 이슈로 떠오르게 되었는데요. 줄기세포는 미분화 세포로 신경세포나 혈구세포, 골수세포, 각막세포, 근육세포등 수많은 세포들로 변할 수 있는 능력을 가지고 있습니다. 하지만 이 줄기세포 중에 배아줄기세포는 윤리적 문제가 크게 작용하고 있습니다. 배아 또한 하나의 생명체로 종교계에서는 주장하고 있기 때문이죠. 해서 성체줄기세포를 이용하고 있지만 성체줄기세포는 배아줄기세포와 다르게 세포분화속도가 매우 느립니다.

2006년 일본에서는 재생의학의 한 획을 그은 사건이 터지는데요. 바로 ‘iPS 세포’입니다. iPS 세포는 ‘Induced Pluripotent Stem Cell’의 약자로써 직역하자면 유도만능줄기세포입니다. 이 세포는 우리 몸 체세포의 DNA를 재조합하여 줄기세포로 다시 포맷, 즉 본래의 배아줄기세포단계로 되돌리는 기술입니다. 이것은 자기 체세포를 이용하기 때문에 윤리적 문제 또한 없으며 배아줄기세포와 같은 능력을 가지고 있어 분화속도도 빠릅니다. 앞으로 이러한 줄기세포 연구들이 위에서 말한 뛰어난 재생능력을 실현하게 될 것입니다. iPS 세포에 관해서는 조만간 다시 자세히 다뤄보도록 하겠습니다.

재생의학이 계속 발전하여 더 이상의 부상과 상처 걱정 없이 살 수 있는 첨단 미래의 시대를 기대해 봅니다.  
 

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