◎癌·老化 정복 당찬 야심/손상염색체 원상복구 텔로머라제 효능 입증/녹아웃마우스 이용 노화의 비밀 추적/분자생물학 끈기 필요 동양인들 적성에 맞아

‘사람은 왜 늙을까?’‘암은 정말 치료될 수 없는걸까?’서울의대 생화학교실 李漢雄 교수(39)의 연구는 이 두 가지 화두로 요약된다.‘노화(老化)와 ‘암(癌)’발생의 비밀을 캐는 것이다. 서로 무관한 주제같지만 분자생물학적인 관점에서 보면 접근방법은 한가지다.궁극적인 해답은 유전자의 기능을 알게되면 얻을 수 있다.

사람의 유전자 기능은 약 5만∼10만가지가 된다.지금까지 밝혀진 것은 3분의 1정도.하지만 이것도 유전자의 염기배열순서만 밝혀졌을 뿐이다.구조만 알고 있을뿐 유전자 각각의 기능은 아직 모른다. 1번 유전자는 눈의 기능을,2번 유전자는 코의 기능을 조절한다는 식의 분석은 불가능하다.이렇게만 된다면 난치병도 쉽게 고칠수 있다.만약 백혈병이 3번 유전자의 고장으로 생긴다면,이 유전자를 고쳐 백혈병을 치료하면 된다.

○유전자기능 5만∼10만종

그러나 아직은 유전자를 조작한 동물로 실험을 하는 단계다. 동물실험에서 쓰는 방법은 크게 두가지다. 유전자의 기능을 정상보다 훨씬 잘 되게 하는 것과 정상보다 훨씬 떨어지게 하는 것이다.동물실험은 주로 생쥐를 이용한다. 李교수가 하는 실험은 낙아웃 마우스를 이용,노화의 비밀을 푸는 것이다.

“정상세포는 세포분열을 50∼100번쯤 하면 죽습니다.인체가 늙는 것도 이때문이죠.세포분열을 할 때마다 염색체의 끝부분(종말체)은 조금씩 짧아집니다.만약 이대로 계속 짧아진다면 당연히 염색체는 없어지게 돼 종족보존은 불가능해지죠.이때 염색체의 끝이 짧아지는 것을 막고 원래대로 복구시켜 노화를 방지하는 역할을 하는 것이 텔로머라제(telomerase)라는 효소입니다”

李교수는 텔로머라제가 세포의 수명을 좌우한다는 가설을 세계 최초로 동물실험을 통해 입증했다.텔로머라제를 없앤 생쥐(낙 아웃 마우스)를 만들어,생체내에서 세포의 수명이 단축되는 것(빨리 늙는 것)을 확인한 것이다.

생쥐의 텔로머라제를 없애자 생체내에서 세포분열을 가장 많이 하는 조혈세포와 생식세포에 이상이 생겼다.생식세포의 하나인 고환세포는 정상일 때보다 5분의 1이하로 크기가 줄어들었다.텔로머라제가 많으면 노화를 방지할수 있다는 기존 학설을 역으로 ‘텔로머라제가 없을 때 노화가 빨리온다’는 사실로 증명한 것이다.

‘생체내 텔로머라제의 기능분석’이라는 李교수의 논문은 영국의 과학주간지 ‘네이처’ 4월9일치에 집중적으로 보도됐다.미국 알버트 아인슈타인의대 드피노 교수와 공동으로 연구한 것이다. 네이처는 과학자들뿐 아니라 일반인들도 즐겨 읽을 만큼 세계적으로 권위를 인정받는 과학학술지다.노벨상을 수상한 제임스 왓슨의 DNA의 이중나선구조 발견에 관한 논문도 여기에 실렸었다.

○정상이상일때 암 촉진

李교수의 논문은 다섯 쪽에 걸쳐 ‘아티클(article)’란에 전문(全文)이 실렸다.국내 과학자 가운데 요약분을 싣는 네이처지의 ‘레터(letter)’란에 논문이 게재된 사람은 가끔 있었지만 전문이 모두 실린 것은 李교수가 처음이다. 앞서 97년 10월 세계 처음으로 텔로머라제가 파괴된 생쥐를 생산했다는 그의 논문은미국 세포분자생물학 전문학지 ‘Cell’의 표지기사로 보도됐다.

노화방지 역할을 하는 것으로 알려진 텔로머라제는 암치료에도 해결책을 제시하고 있다.

연구결과,암환자의 암세포에서는 텔로머라제의 기능이 정상 이상으로 훨씬 높게 나타난 반면,정상세포에서는 텔로머라제가 전혀 발견되지 않았다. 100종류가 넘는 암 가운데 90% 이상에서 일치했다.

텔로머라제의 기능이 정상 이상으로 높아지면 암을 촉진할 수 있다는 가설이 가능한 것.결국,텔로머라제를 억제하면 암을 치료할 수 있다는 역도 성립한다고 李교수는 설명한다.

“미국에서는 이런 원리를 이용,벌써 암치료제를 개발하고 있습니다.텔로머라제는 이밖에도 주름살제거제,피부재생을 촉진하는 화상치료제,발모제 등에도 유용합니다”

그는 미국에서 만든 형질전환한 마우스 7종류 중 4종류를 갖고 귀국,텔로머라제에 대한 연구를 계속하고 있다.

13년의 미국 유학생활을 마치고 지난 3월부터는 서울대 의대 교수로 일하고 있다.서울대 출신이 아니면서 비의대전공(연세대 생화학과 졸)이 서울대의대 교수가 된 것은 그가 처음이었다.

주위의 이목에 신경이 쓰일 법도 했지만 그는 그런 문제에는 전혀 개의치 않는다고 잘라 말한다.연구여건이 좋아서 귀국을 결심하고 선뜻 서울대의 교수 공채에 응했을 뿐이므로 연구에만 전념하고 싶다는 것이다.

○주름제거·화상치료 응용

여기에는 무덤덤한 성격도 한몫했다.미국에 있을때도 마찬가지였다.미련할 정도로 연구에만 몰두했다.주말도 없었고,어떤 날은 하루 24시간을 꼬박 실험에 매달린 적도 있었다.5년동안 휴가도 딱 한 번 간게 전부였다.

“분자생물학분야는 미련할 정도로 우직해야 잘 할 수 있습니다.미국에 있을 때 미국,유럽학생도 가르쳐 봤지만 ‘힘들다’고 중도에 금방 단념하더군요.서양인보다는 끈기있는 동양인의 적성에 잘 맞는 일인 것 같습니다”

李교수는 “세계적으로 집중적인 연구가 진행중인 유전자생체이식 분야는 지금도 우리나라가 미국 등 선진국에 결코 뒤떨어지지 않는다”면서 기초과학에 관심이 많은 우리나라 학생들이 과감하게 도전해 볼 만하다고 말했다.<金性洙 기자 sskim@seoul.co.kr>

□李漢雄 교수 약력

△명지고 졸업(77년)

△연세대 생화학과 졸업(81년)

△미국 알버트 아인슈타인의대 박사(96년)

△텔로머라제가 파괴된 생쥐를 생산했다는 논문이 미국 세포분자생물학 전문학술지 ‘Cell’의 표지기사에 게재(97년 10월)

△서울의대 생화학교실 조교수(98년)

△서울대 의대 유전자이식연구소 연구부장

△‘생체내 텔로머라제의 기능분석’이라는 논문이 ‘Nature’지에 전문 실림(98년 4월)

◎녹아웃 마우스란/정상보다 뒤떨어지게 쥐 유전자 조작/정확성 매우 높아… 연구비 많이 들어 ‘흠’

정상보다 유전자 기능을 훨씬 떨어뜨려 특정유전자의 기능을 파악하는 방법이 녹아웃(knockout mouse)다. 반대로 특정유전자의 기능을 정상보다 훨씬 높게 형질전환한 방법이 트랜스제닉 마우스(transgenic mouse).유전자의 기능을 확인하는 방법은 간단하다.

예컨대 눈을 만드는 유전자가 있다고 가정하면 그 유전자가 없을 때는 앞을 볼 수 없다. 연구진이 하는 실험은 바로 어떤 유전자가 눈의 기능을 관장하는 지를 확인하기 위한 것이다.두꺼비집을 연상하면 쉽게 이해할 수 있다.두꺼비집에는 여러 개의 스위치가 있다. 각각의 스위치는 전등과 연결돼 있다,다른 스위치는 다 켜두고 아무 스위치나 한개만 내리고 불을 켜면 전원이 꺼진 스위치와 연결된 전증에만 불이 들어오지 않는다.

어떤 스위치와 전등이 서로 연결되어 있는지 쉽게 확인할 수 있다. 유전자의 기능을 제거해 동물실험을 하는 ‘녹아웃 마우스’가 바로 이런 방법이다.유전자생체이식술을 이용,A라는 유전자를 없앤 마우스를 만들었을때 B라는 현상이 일어난다면 B의 원인은 A때문이라는 것을 추론할 수 있다.

반대로 기능을 없애는 것이 아니라 강화해서도 실험할 수 있다.여러 개의 전등중에 한개만 유독 밝게 빛이 들어오도록 해 어느 스위치와 연결되는지를 확인하는 것이다.특정유전자의 기능을 더 강화한 ‘트랜스제닉 마우스’(transgenic mouse)가 이런 원리다.

현재까지는 ‘녹아웃 마우스’를 이용한 실험이 훨씬 어렵고 발전된 방법이다.원하는 위치에 유전자를 적중시켜 확실한 결과를 얻을수 있기때문. 다만 시간과 연구비가 많이 드는 것이 단점이다.