사용자 삽입 이미지염색체 말단을 보호함으로써 악성 세포의 파괴를 막는 텔로머레이즈(telomerase)를 저해하면 일단은 암세포를 사멸시킬 수 있지만 이후에 암세포의 저항성을 유발하는 것으로 나타났다. ‘Cell’ 최신호에 발표된 이번 연구는 여러 암에서 과다 발현되는 텔로머레이즈를 항암제의 표적으로 삼기 위해서는 이들이 어떤 일을 어떻게 수행하는지를 이해할 필요가 있음을 제시하고 있다.
연구를 주도한 텍사스 MD 앤더슨 암센터의 Ronald DePinho 박사는 “우리는 마우스 모델을 이용하여 암의 발달, 진행, 치료에서 텔로미어의 위기(crisis), 재활성화, 소멸을 보다 자세히 연구하였다. 이 훌륭한 모델은 암세포들이 텔로머레이즈 결손을 해결하기 위하여 수용하는 2가지 기작을 드러내고 있다. 이들 결과들은 텔로머레이즈 저해에 대한 암세포의 반응과 저항성 기작을 보여주고 있으며, 동시에 텔로머레이즈를 표적으로 삼는 조합 약물의 필요성을 제시하고 있다.”라고 설명했다.

텔로미어(telomere)는 선형인 염색체의 말단을 덮고 있는 반복 염기서열 분절로서 염색체 안정성 유지에 핵심적인 역할을 한다. 사람의 세포 대부분은 세포가 분열할 때마다 텔로미어가 조금씩 짧아지게 되고, 이러한 경과가 장기간 진행되어 텔로미어가 사라지면 유전적 불안전성이 유도되어서 세포는 사멸되게 된다. 이러한 과정을 텔로미어의 위기라고 부른다. 그러나 암세포의 경우에는 텔로미어를 연장시키는 텔로머레이즈가 활성화되었기 때문에 분열을 지속해도 텔로미어가 짧아지지 않고 계속 무한 증식할 수 있다고 한다. 이처럼 텔로머레이즈 활성화가 대부분의 암에서 핵심적인 것으로 알려져 있다.

이번에 연구팀은 림프종 마우스 모델에서 유전적 불안정이 발생한 후의 텔로머레이즈의 재활성화가 암의 진행을 유발시키는 것을 확인했다. 또한 암세포에서 텔로머레이즈를 저해하면 세포 사멸이 유발되었지만, 결국 텔로머레이즈에 독립적인 텔로미어의 대체 연장(alternative lengthening of telomeres: ALT)가 유발되었다고 한다. ALT 양성 세포들은 PGC-1ß라는 미토콘트리아의 기능 조절에 핵심적인 유전자의 발현이나 복제수가 증가하였다고 한다. 더하여 미토콘드리아의 기능을 약화시키기 위하여 PGC-1ß를 표적으로 삼으면 항텔로머레이즈 치료의 효과가 높아지는 것으로 나타났다.

연구팀은 재활성화된 텔로머레이즈의 영향을 조사하기 위하여 마우스를 유전자 변형시켜 4-hydroxytamoxifen (4-OHT)로 처리하면 텔로머레이즈가 재활성화되는 T 세포 림프종을 유발시켰다. 이들 마우스를 여러 세대 교배시켰으며 일부는 4-OHT를 나머지 일부는 텔로머레이즈를 활성화시키지 않은 위약을 투여하였다. 여기서 3세대 및 4세대 마우스들은 4-OHT에 의해서 텔로머레이즈가 활성화되었으며 비장, 신장, 간, 폐, 골수 뇌 등에서 암의 침습이 많이 발생하였고 평균 생존기간은 30일이었다고 한다. 이와 달리 위약이 투여된 대조군은 70%가 평균 50일간 생존하였다고 한다. 대조군의 암세포들에서도 암 억제 p53 신호전달 경로가 더 많이 나타났으며 이로 인하여 많이 파괴되었다고 한다. 연구팀의 Hu는 “이들 결과들은 초기 단계 암에서 텔로미어 위기가 유전적 불안전성을 유발시키는 것과 일치하며 재활성화된 텔로머레이즈가 이후 암의 진행을 보호해 줌을 제시하고 있다.”라고 밝혔다.

이후 세대의 텔로머레이즈가 활성화된 마우스들은 4928종의 유전자 증폭과 2297종의 유전자 결실이 있는 것으로 확인되었다. 연구팀은 이들 변화를 사람의 림프종과 비교하였으며 565종의 유전자 증폭과 300종의 유전자 결실이 일치하는 것을 확인했다. 여기에는 여러 암 억제 유전자 및 발암 유전자가 포함되어 있으며, 이는 초기 텔로미어 기능 이상이 1차 암 발달을 구동시킬 뿐만 아니라 침습성과 같은 악성 특징에도 기여함을 가리키고 있다.

연구팀은 텔로머레이즈가 활성화된 후대의 마우스에서 암세포를 취하여 4-OHT나 위약이 투여된 마우스들에게 4회 처리하였다고 한다. 2회 처리까지 양 그룹 사이의 생존은 비슷하였지만 3회 처리부터 대조군의 마우스들은 텔로머레이즈 활성화 그룹보다 향상된 생존을 보였으며, 이는 텔로미어 결실이 유전적으로 불안정한 세포들을 선별하는 세포 방어기구를 허용함을 가리키고 있다. 한편 4회 처리에서 대조군 마우스들의 생존은 텔로머레이즈 활성화 마우스 수준으로 급낙하였다.
또한 암도 텔로머레이즈에 의존하지 않는 저항성을 보였다. 이어진 분석에서 활성화 텔로머레이즈를 갖는 암세포에서 텔로미어의 길이는 4회까지 거의 변하지 않은 것으로 나타났다. 텔로머레이즈가 결실된 세포에서 2회 동안 짧아진 텔로미어는 3회와 4회를 통하여 급격하게 증가하였다. 다른 분자적 증거도 텔로머레이즈 결실 세포에서 ALT의 유발을 제시하고 있다. 연구팀은 ALT 양성 암들은 대조군과 비교하여 891종의 유전자 발현이 증가하고 1346종은 감소하는 다른 유전자 발현을 보이는 것도 관찰했다.

미토콘드리아에서는 산화 스트레스 조절에 관련된 네트워크에서 여러 유전자들이 발견되었다. PGC-1ß는 ALT 양성 암에서 유전자 발현과 복제수가 증가에 관련된 경로에 존재하는 유일한 유전자로서 이들 경로의 주요 조절자 역할을 한다. 연구팀이 ALT 양성 암을 갖는 마우스에서 PGC-1ß을 결실시켰을 때에 아닌 마우스보다 오래 사는 것으로 나타났다. 또한 이들의 암에서 텔로머레이즈는 활성화되었다. 정상 세포에서 에너지를 생성시키는 미토콘드리아는 지방산에서 세포의 주요 에너지원인 ATP를 만들어낸다. 암세포는 일반적으로 에너지를 발생시키는데 당 경로에 의존한다. 그러나 연구팀은 이들의 유전적 근거가 미토콘드리아가 암세포의 지원에서 핵심적인 역할을 함을 가리키고 있다고 밝혔다.

그림설명: 1. 텔로머레이즈 재활성화로 작용 방식, 2. 텔로머레이즈 저해에 의한 림프종 세포의 사멸과 저항성 발생, 3. ALT 양성 암세포에서의 PGC-1ß 활성화

Journal Reference: Jian Hu, Soyoon Sarah Hwang, Marc Liesa, Boyi Gan, Ergun Sahin, Mariela Jaskelioff, Zhihu Ding, Haoqiang Ying, Adam T. Boutin, Hailei Zhang, Shawn Johnson, Elena Ivanova, Maria Kost-Alimova, Alexei Protopopov, Yaoqi Alan Wang, Orian S. Shirihai, Lynda Chin, Ronald A. DePinho. Antitelomerase Therapy Provokes ALT and Mitochondrial Adaptive Mechanisms in Cancer. Cell, 2012; 148 (4): 651 DOI: 10.1016/j.cell.2011.12.028
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미 듀크대 과학자들은 국방첨단연구사업청(Defense Advanced Research Projects Agency, 이하 DARPA)의 연구비 지원을 받아 세포 수준에서 생물학적 시간을 관할하는 생물학적 시계가 수행하는 유전학적, 그리고 분자적 통제를 연구하는 프로젝트를 출범시킨다고 오늘 (3월 2일) 발표했다.

DARPA는 ‘생체시간성’(Biochronicity) 프로그램의 일부로 듀크 대의 이번 프로젝트에 1,450만 여 달러 (한화 약 165억 원)를 지원한다. ‘생체시간성’ 프로그램은 원핵생물 및 진핵생물에 존재하는 유전체, 후성유전체, 단백체, 그리고 전사체에 존재하는 통상적인 시공간적명령, 혹은 “시간 표시”(clock signatures)를 밝히기 위한 연구 프로그램이다. 인간에게도 광범위하게 적용될 수 있는 연구로 기대되고 있다. 향후 4년 간 계속될 듀크 대 연구 프로젝트에서 수학, 체계생물학, 그리고 생물정보학의 비중이 높을 전망이다. DARPA는 연구가 진행되는 동안 각각의 단계에 따라 연구자들이 도달해야할 특정한 목표점들을 여러 가지 제시했으며 그에 따라 매년 이 프로젝트를 평가할 예정이다.

연구자들은 서로 다른 유형의 생물학적 시계를 켜고 끄는 유전자들을 발견하고자 하며, 나아가 각각의 유전자가 여러 생물학적 시계 안에서 어떤 역할을 하는지, 그리고 어떤 시계가 주기에 있는지, 즉, 현재 작동중인지 알아보는데 그 유전자들을 활용할 수 있을지에 대해 탐구하고자 한다. 이러한 지식은 질병, 트라우마, 인간의 전투능력 등에 대한 이해의 증진과 관리 방법의 발견에 도움을 줄 것이며 전염성 질환에 맞서는 도구 개발에도 활용될 수 있다. 대사 시계의 통제는 전장에서 얻게 되는 트라우마 건을 치료하거나, 병사들이 부상을 입은 후 대사 과정을 느리게 하거나, 혹은 장거리 비행 후 전장에 투입되는 병사들이 시차적응을 보다 쉽게 하도록 돕는데 매우 유용한 도구가 될 수 있다.

듀크 대 수학 및 컴퓨터과학 교수인 존 헤이러(John Harer)가 이끄는 이 연구팀은 세포주기, 24시간 주기 (생체) 시계, 효모 대사작용 등 여러 전문분야의 연구팀과 협력할 예정이다. 이들은 프린스턴 대, 캘리포니아 공대(칼텍), 펜실베이니아 대, 몬태나 주립대 및 런던수리과학연구소 등 각기 다른 기관에 포진해 있다. (사진: 존 헤이러 듀크 대 교수)

“어떻게 시기조절 요소들이 핵산 및 여타 생분자들에 암호화되어 있는지에 대한 현재의 이해는 아직 미미하며 발견적 수준에 머물러 있으며 정량적인 예측력이 부재한 상태에 있다”고 DARPA는 현 상황을 진단하고 있다.

물론 이미 다양한 ‘시계 유전자’들이 발견되었지만 DARPA는 이번 연구 프로젝트 지원을 설명하며 이 중 어떤 유전자도 세포 내에서 발현을 시간적으로 조절하는 거대한 체계의 핵심 유전자 내지 조절자가 아니라고 밝혔다. 생분자가 발현되는 정확한 시기를 이해하기 위해서는 분자-시한(molecular-timed)의 경우들, 세포 주기의 진행, 수명, 노화 및 세포의 사망을 예측하는 모델의 개발이 필수적이라고 DARPA는 강조했다.
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멀티테스킹을 조절하는 두뇌

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두가지 일을 동시에 수행하기를 시도할때, 두뇌는 각각의 직무에 대해 두뇌 절반씩을 나누어 할당한다는 새로운 연구결과가 4월 16일자 Science 저널에 발표되었다. 하지만 두가지 일을 동시에 수행하면서 정신적으로 많은 요구를 원하는 또 하나의 직무를 추가하는 것은 잊는게 좋을 것이다. 왜냐하면 이번 연구를 통해 두뇌는 세가지 이상의 직무를 수행하는 동시 작업은 효과적으로 수행할 수 없다는 것이 추가적으로 밝혀졌기 때문이다.


직무를 수행함에 있어서 전두엽피질 (prefrontal cortex)의 역할을 중요하다. 두뇌의 앞부분에 해당하는 이 지역은 목적이나 의도를 형성한다. 예를 들어, “나는 저 과자를 원한다” 라고 전두엽피질이 두뇌의 나머지 부분에 말을 하면 당신의 손이 과자가 잡기 위해 과자가 있는 곳으로 움직이고 당신의 마음이 당신이 과자를 가지기를 원하는지 아닌지를 알게 된다. 그렇다면 또 다른 하나의 목표가 추가되어 두 개의 목적이 동시에 작용한다면 어떻게 될까?

이 의문에 대한 해답을 찾기 위해 프랑스 파리의 INSERM의 뇌과학자인 Etienne Koechlin과 Sylvain Charron은 두뇌 활동의 변화를 측정할 수 있는 기능자기공명영상기법 (functional magnetic resonance imaging, fMRI)를 이용하였다. 연구진은 19세부터 32세까지의 남녀 각각 16명의 실험자들이 철자를 맞추는 복잡한 직무 동안에 두뇌의 움직임을 관찰하였다. 컴퓨터 화면에서 보여진 글자들을 무작위를 취해서 두개의 연속적인 단어 (모두 대문자로 이루어져 있거나 모두 소문자로 이루어지게) 를 구성하게 하는 일이었다. 또한 동시에 다른 일을 수행하는 멀티태스킹을 위해 동시에 대문자와 소문자를 함께 이용하여 단어를 매치하게 하는 작업을 수행토록 하였다. 실험에 참여한 사람들이 잘 수행하면 적은 양의 돈을 보상으로 받게 하였다.

연구진이 예상한대로 한번에 하나의 철자를 매치시키는 직무는 실험자 두뇌의 양쪽 부분을 활성화시켰고 일을 수행하기 위해 두뇌의 앞쪽에서 뒤쪽으로 명령을 전달시키는 방법을 따랐다. 하지만 실험자들이 두번째 직무에 참여하자 마자 두뇌는 두개의 직무들을 각각 나누어 담당하는 것이 관찰되었다 (그림 참조). 즉, 왼쪽 두뇌의 전두엽피질이 하나의 일을 담당하고 오른쪽 뇌의 전두엽피질이 또 하나의 일을 담당하는 것이다. 각각의 두뇌는 각기 독립적으로 작용하여 각각의 목표와 금전적인 보상을 위해 일하는 것이었다.

두뇌는 직무을 관리할 수 있는 단지 반구 (hemisphere) 두 개로 구성되어 있기 때문에 세가지 이상의 일을 능률적으로 수행할 수 없을 것이라고 이 연구 결과에 바탕을 두고 연구진은 제안한다. 정말로 연구진이 추가로 16명의 실험 지원자들에게 앞의 두가지 일에 더불어 색의 매치까지 요구하였을 때에는 실험자들은 세가지 일 중에서 하나의 일을 지속적으로 잊곤 하였다. 또한 두가지 일을 수행하는 실험자들 보다 세배나 많은 실수를 범하였다.

“일상생활에서 당신은 요리를 하면서 전화통화를 동시에 할 수 있습니다. 하지만 문제는 동시에 또 하나의 새로운 일을 하기 원할 때 일어납니다. 당신의 전두엽피질의 항상 하나의 일을 포기하곤 합니다.” 라고 Koechlin 박사는 말한다.

미국 노스캐롤리나의 듀크대학교 (Duke University)에 재직중에 뇌과학자인 Scott Huettel은 인간의 멀티태스킹 능력이 두개의 직무로 제한된다는 이번 연구 결과에 확신할 수 없다고 논평하였다. “이번 연구는 세번째 직무를 추가할 수 없는 조건이 존재한다는 것을 보여주나 일의 종류에 따라 두뇌의 다른 부분을 이용할 수 있을 수도 있을 것으로 예상할 수 있습니다.” 라고 그는 제안한다.

예를 들어 사람들은 다른 일을 하면서 동시에 식사를 하는 것을 매우 잘합니다. 왜냐하면 먹는 데 수반되는 모터 능력은 시각적인 자극을 해석하거나 언어를 통제하거나 다른 복잡한 프로세스들을 이용하는 일들과 그리 많이 겹치지 않지 때문이라는 것이다. 그럼에도 불구하고 이번 연구는 새롭고 흥미롭다는 게 Huettel박사의 의견이다. 또한 두뇌의 반구들이 어떻게 구성되어 있는지에 대한 현재의 지식이 얼마나 미미한지를 이번 연구가 반영한다고 할 수 있다.

이 연구는 “Divided Representation of Concurrent Goals in the Human Frontal Lobes” 라는 제목으로 Science 저널 (Science, 328 (5976), 360-363)에 소개되었다.

[그림] A와 B의 두가지 직무를 동시에 수행할때 두뇌의 반쪽은 A를 담당하고 (빨강) 나머지 반은 B를 담당한다 (노랑).
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날아다니는 백신주사로 전환된 모기

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일본 연구진들은 모기가 병을 옮기는 대신에 백신을 전달할 수 있게 개발하였다. 유전자 조작으로 모기에서 발현된 항원은 모기가 숙주를 물을때 침을 통해 숙주로 전달되는 개념으로 생쥐 모델을 이용한 실험에서 생쥐 체내에 모기로 부터 유입된 항원에 대한 항체가 형성되는 것을 확인하였다. 그러나 연구진이 인정한 것처럼 모기의 제어나 윤리적인 문제들로 백신을 전달할 수 있는 모기의 실제 적용은 불가능한 것으로 보이지만 상당히 흥미로운 연구라는 게 관련 동료 연구자들의 평이다.

과학자들은 오랫동안 곤충의 DNA를 조작하여 질병에 대항할 수 있는 다양한 방법을 꿈꿔 왔다. 하나의 방법으로는 기생충이나 바이러스의 감염에 저항성을 가진 모기를 만드는 것이다. 이러한 방법은 거의 불가능 하겠지만 어느 정도 자연에 존재하는 질병을 가진 모기들을 대체할 것이다. 또 다른 전략으로 좀 더 실현 가능성이 있는 것은 유전자 조작 모기를 만들어서 풀어주면 자연의 모기들과 교배를 하여 생존 가능한 자손을 더 이상 낳지 못하게 하는 것이다. 따라서 시간이 지남에 따라 모기 집단의 수는 줄어들 것이다.

Insect Molecular Biology 저널에 발표된 연구는 기존의 방법과 전혀 다른 생각에서 출발하였다. 연구에 참여한 과학자들이 “날으는 백신주사 (flying vaccinators)” 라고 명명하였고 유전자조작된 모기 집단을 이용하는 것이다. 일반적으로 모기가 물면 아주 작은 양의 침을 숙주로 주입하여 숙주의 혈액이 응고되는 것을 막는다. 연구진은 모기의 침에 면역반응을 유발하는 항원을 추가하였다.

일본 자치의과대학 (Jichi Medical University)의 분자 유전학자인 Shigeto Yoshida 박사가 이끄는 연구진은 Anopheles stephensi 라는 말라리아 모기에서 침에 있는 유전자들만의 발현을 증진할 수 있는 프로모터 (promotor)를 동정하였다. 이 프로모터에 SP15이라는 리슈만편모충증 (leishmaniasis, 모래파리 (sand fly) 에 의해 전파되는 기생 질병으로 피부의 통증과 기관에 피해를 줌, 아래의 주1 참조) 에 대한 후보 백신을 붙였다. 따라서 유전자 조작된 모기들은 침에서 SP15을 생산해내었고 이 모기에 물린 생쥐들은 SP15에 대한 항체를 생산하였다.

하지만 항체의 발현정도는 매우 높지 않았으며 항체를 가진 생쥐들이 정말로 리슈만편모충증에 대항 할 수 있는지는 아직 실험되지 않았다. 단지 몇몇의 실험 기관만이 이러한 효과를 실험해 볼 수 있게 제한되어 있다고 Yoshida 박사는 말한다. 생쥐들은 유전자조작 모기들에게 평균적으로 1500번 정도 물렸다. 이것은 매우 높은 빈도로 보이지만 연구진은 말라리아가 만연한 곳에서는 사람들도 하룻밤에 100번 이상 모기에 물린다고 언급하였다. 연구진은 또한 말라리아에 대한 후보 백신을 생산해내는 모기들도 만들었다.

SP15를 개발한 미국 국립 전염병 연구소 (National Institute of Allergy and Infectious Diseases)의 Jesus Valenzuela 박사는 이번 연구 아이디어에 찬사를 가하였고 미국 메릴랜드대학 (University of Maryland)의 곤충 분자유전학자인 David O’Brochta 박사는 매우 흥미로운 증명이라고 언급하였다.

그렇다면 왜 이 유용한 모기를 실제로 적용할 수 없을까? 사람마다 모기가 무는 것에는 엄청난 차이가 존재하여 유전자조작 모기에게 물린 사람들에게서도 다양한 수준으로 백신이 발현될 것으로 예상된다. 예를 들어 한 사람은 홍역 주사를 한번 맞은 것에 불과할지 몰라도 다른 사람은 같은 주사를 500번이나 맞은 것과 같을 수도 있다. 따라서 질병을 통제하는 어떠한 기관에서도 이와 같은 모기의 방출을 허락하지 않을 것이다. 또한 이러한 모기의 방출은 백신 투여에 동의하지 않은 사람에게도 무작위로 백신을 투여하는 것이 되므로 윤리적으로도 문제가 될 것이다. 따라서 이 모기를 이용한 방법은 인간에 대한 백신 전달 기작으로는 받아드려질 수 없는 방법이며 이와 같은 사실을 연구진도 인정하였다.

그럼에도 불구하고 날으는 백신주사는 동물들의 질병과 싸우는데는 잠재력을 가질지도 모른다. 동물들에게는 백신주사에 대한 동의를 구할 필요도 없고 백신의 양의 차이는 덜 중요할 것이기 때문이다.

[발표된 원 논문]
lying vaccinator; a transgenic mosquito delivers a Leishmania vaccine via blood feeding
Insect Molecular Biology, D. S. Yamamoto, H. Nagumo, S. Yoshida, Early View, Date: April 2010,

[주 1] 리슈만편모충증: https://health.google.com/health/ref/Leishmaniasis
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미국 시카고대학(University of Chicago) 화학자들이 줄기 세포의 발달에 영향을 주기 위해 기하학적으로 패턴화된 표면을 이용했다.
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이 새로운 방법은 줄기세포의 운명을 조절하는 단백질의 역할을 알아내는데 집중하는 대부분의 줄기세포 생물학자들과는 접근방식이 다른 것이다. 이 방법은 미국 국립학술원회보지(Proceedings of the National Academy of Sciences)에 발표되었다.

[사진] 시카고 대학에서 박사후과정중인 Kristopher Kilian

"세포들은 같은 수용성 단백질을 본다. 이들이 지방세포가 될지 뼈가 될지를 결정하는 것은 이들의 모양뿐이다. 이는 전에는 알지 못했던 사실이다. 줄기세포 치료법이 많은 관심을 받는 요즘 줄기세포가 특정한 계통으로 자라도록 하는 조건을 찾기위한 노력이 많이 진행중이다."라고 이번 연구를 이끈 화학과 교수인 Milan Mrksich는 설명했다.

시카고대학연구팀은 세포들을 별모양으로 만드는 것이 세포의 구조적 지지를 가능케 하는 딱딱한 세포골격을 만드는 방법이라는 점을 발견했다. 반면에 세포를 꽃모양으로 만들면 느슨한 세포골격이 만들어진다. "꽃모양에서는 대부분의 세포들이 지방세포가 된다. 반면 별모양은 세포들을 대부분 뼈로 만든다."라고 Milan Mrksich교수팀의 Kris Kilian연구원은 소개했다.

Milan Mrksich교수는 이 방법이 줄기세포들을 치료목적으로 쓸 수 있도록 하기에는 아직 시기상조이지만 이를 가능케 하는 상당히 고무적인 결과들이 나오고 있다고 밝혔다. Milan Mrksich교수팀은 배양액 안의 세포들의 위치, 크기, 모양을 조절하기 위한 목적으로 화학을 이용해 표면을 패턴화하는 방법들을 개발해왔다. 또한 이 패턴화된 세포들을 신약개발시험 및 세포 이동 및 흡착연구에 적용하고 있다.

[발표문헌] Kristopher A. Kilian, Branimir Bugarija, Bruce T. Lahn, and Milan Mrksich. Geometric cues for directing the differentiation of mesenchymal stem cells. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2010; DOI: 10.1073/pnas.0903269107
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「인간과 유연관계(有緣關係)가 먼 생물체」의 유전자 데이터베이스를 탐색하여 「인간과의 미세한 연관성」(subtle links)을 찾아내는 데이터발굴기법(data-mining technique) 덕분에, 인간의 질병모델을 찾아내는 작업이 한결 수월해질 것 같다. 이 기법은 인간, 마우스, 이스트, 충류(worms), 식물 등을 포함하는 광범위한 종(種)에 대한 기존의 유전자 정보를 통합하여, 관찰가능한 특성을 나타내는 돌연변이 간의 연관성을 찾아낼 수 있다. 따라서 이 기법을 이용하여 非인간종(non-human species)의 유전자로부터 인간의 질병에 기여하는 유전자를 발굴한 다음, 이를 토대로 하여 다양한 생물체를 이용한 질병모델을 만들 수 있다면, 인간의 질병을 연구하는 데 많은 도움이 될 것으로 보인다.

"동일한 유전자의 돌연변이가 종에 따라 극적으로 다른 결과를 초래할 수 있다. 예컨대 RB1 유전자의 돌연변이는 인간의 경우 안암(eye cancer)을 유발하지만, 충류(蟲類)의 경우에는 생식기를 엉뚱한 곳에 발생시킨다. 이 유전자는 여러 종에 광범위하게 보존되어 있지만, 각각 다른 기능을 발휘하도록 진화된 것이다."라고 이번 연구를 주관한 텍사스대학의 에드워드 마콧 박사(Edward Marcotte, 시스템생물학)는 말한다. 이상의 원칙에 입각하여 마콧 박사 연구팀은 인간 질병의 연구에 활용될 수 있는 후보유전자를 확인하는 작업에 착수하였다. 연구진은 인간의 유전자 데이터베이스에서 유방암에 관여하는 유전자를 찾아낸 다음, 충류의 유전자 데이터베이스를 탐색하여 그것이 수컷자손(male progeny)을 생성하는 데 관여한다는 것을 밝혀내었다. 나아가 연구진은 충류의 유전자 네트워크에서 인간의 유방암과 관련이 있는 13개의 유전자를 추가로 발굴하였는데, 그중에서 9개는 이제까지 유방암과 관련이 없는 것으로 알려졌던 것들이다. 이번 연구는 PNAS 3월 22일호에 기고되어, 학계의 많은 관심을 모으고 있다.

그밖에도 연구진은 이번 연구에서 특이한 유전자들을 많이 발견하였다. 예컨대 식물에서 중력을 감지하는 데 관여하는 유전자는 인간의 경우 바르덴부르크증후군(Waardenburg syndrome, 피부와 모발에 비정상적으로 색소가 침착되고, 구순구개열, 청각손실 등이 나타나는 장애)이라는 발달장애와 관련이 있는 것으로 밝혀졌다. 연구진은 유전자 데이터베이스 탐색을 통하여 식물의 `중력유전자 네트워크`에 속하는 3개의 유전자가 인간의 바르덴부르크증후군과 관련이 있다는 것을 발견한 다음, 심층분석을 위하여 개구리의 배아를 대상으로 하여 유전자 발현패턴을 분석한 결과, sec23ip라는 유전자가 신경능선세포(neural-crest cells, 색소세포와 뇌조직의 전구세포)에 발현된 것을 확인하였다. 연구진이 신경능선세포에서 sec23ip의 발현을 감소시킨 결과, 신경능선세포의 이동패턴에 심각한 결함이 발생한 것을 확인할 수 있었다. 이는 SEC23IP가 바르덴부르크증후군의 발병에 관여한다는 것을 시사하는 것이다.

연구진은 또한, 마우스의 혈관증식에 관여하는 유전자가 이스트의 경우에는 `로바스타틴 감수성`(콜레스테롤 강하제인 로바스타틴의 존재 하에서 성장하는 능력)과 관련이 있다는 것을 발견하였다. 연구진은 이스트의 `로바스타틴 감수성`에 관여하는 유전자군을 분석하여, 그중 62개가 혈관신생과 관련이 있다는 사실을 확인하였다. 연구진이 추가로 개구리의 배아를 대상으로 하여 혈관이 발생하는 과정을 분석한 결과, 발생중인 혈관에 발현된 59개의 유전자 중 5개는 이제까지 혈관발생과 관련이 없는 것으로 알려졌던 유전자였다. 연구진이 그중의 한 유전자(sox13)의 발생을 감소시키자, 개구리와 인간세포의 혈관발생에 심각한 결함이 발생한 것으로 확인되었다. 이는 이스트가 인간의 혈관발생의 모델로 사용될 수 있다는 것을 의미한다. "이스트는 피도, 혈관도 보유하지 않지만, 우리에게 혈관의 형성과정을 알려줄 수 있다. 이와 마찬가지로, 식물에게는 머리와 얼굴이 없지만 머리와 얼굴이 정확하게 형성되는 과정을 알려줄 수 있다."고 연구진은 말했다.

이번 연구의 일등공신은 데이터발굴기법(data-mining technique)이라고 할 수 있다. 데이터발굴기법이 없었다면 `유전자`와 `관찰가능한 특성`간의 연관성에 대한 20만 건 이상의 데이터를 통합·분석하는 것이 불가능했을 것이다. "이번 연구는 진화과정에서 모든 유전자와 분자경로의 기능이 완전히 달라졌다는 것을 단적으로 보여준다. 동일한 유전자가 유연관계가 먼 종(種)들 사이에서 그렇게 잘 작동하고 있다는 것은 매우 놀라운 일이다."라고 UC 버클리의 니팜 파텔 박사(Nipam Patel, 발생생물학)는 말했다. "나는 이번 연구를 계기로 하여 과학자들이 모든 유전자에 주석을 다는 작업을 계속하게 되기를 바란다. 현재 기능이 밝혀진 유전자 중 유전자 데이터베이스에 수록된 것은 불과 5% 미만이다."라고 캘리포니아 공대에서 충류의 발생과정을 연구하고 있는 폴 스텐버그 박사(Paul Stenberg)는 말했다.

"이번 연구에서 사용된 접근방법은 다양한 생물체를 이용하여 인간의 복잡한 질병모델을 만들어내는 데 매우 유용할 것으로 보인다. 이는 질병의 발생경로를 알아내고 신약을 개발하는 과정을 단축시킬 것으로 기대된다. 왜냐하면 식물이나 이스트는 인간이나 마우스에 비해 매우 저렴하고 성장속도가 빠르기 때문이다"라고 스텐버그 박사는 덧붙였다. 그러나 이번 연구는 전적으로 통계학에 의존하고 있기 때문에, 연구의 결과가 100% 정확하다고 보장할 수는 없다. "이번 연구에 사용된 접근방법이 인간의 다양한 질병에 적용될지는 좀더 두고 보아야 한다. 하지만, 비록 그것이 모든 인간질병에 적용되지는 않더라도, 일부 질병에라도 적용될 수 있다면 여전히 매우 흥미있는 일이라고 할 수 있다."라고 파텔 박사는 말했다.

Reference: "Systematic discovery of nonobvious human disease models through orthologous phenotypes", PNAS published online before print March 22, 2010, doi:10.1073/pnas.0910200107.
출처 : http://www.nature.com/news/2010/100322/full/news.2010.140.html
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뇌의 마그네슘은 쥐의 나이에 상관없이 학습 능력과 기억력을 향상시킨다는 새로운 보고가 2010년 2월 2일자 “사이언스 데일리”에 실렸다. “뉴론(Neuron)” 연구 저널의 1월 28일자에 실린 이 연구 결과에 따르면 마그네슘의 섭취를 증가하는 것이 인지 능력(cognitive abilities)을 향상시키는 확실한 방법이라고 결론지었다. 마그네슘의 부족은 인식 기능을 손상시키고 나아가서는 노화와 더불어 기억력이 빠르게 감퇴한다는 추측이 맞을 수도 있다는 것을 보여준다.

다이어트(diet)가 인지 능력에 상당히 중요한 영향을 미칠 수 있다는 것을 보여주는 것이다. 신경 세포 사이의 상호 의사전달을 담당하는 스냅스(Synapses)에 긍정적인 영향을 주는 식이 요인의 식별은 학습 능력과 기억력을 향상시킬 뿐만 아니라 노화와 병으로 인한 학습 능력과 기억력의 감소를 방지할 수도 있다. 중국 베이징 칭화 대학 학습 및 기억력 연구소 (the Center for Learning and Memory at Tsinghua University in Beijing, China) 소장인 구오송 리우(Guosong Liu) 교수는 음식 섭취를 통해 보충되는 마그네슘의 증가가 두뇌 기능을 향상시키는지를 알아보는 연구의 책임자이다. “마그네슘은 두뇌를 포함한 신체 내의 많은 조직을 적절하게 하기 위한 필수요소이다. 이전의 연구에서 마그네슘은 배양된 뇌 세포의 시냅스 소수성(synaptic plasticity)을 증가시킨다는 것을 보여주었다. 이런 이유로 인해 우리는 더 나아가 뇌의 마그네슘 양이 증가되면 동물의 인지 기능을 향상시키는지에 대한 연구를 하게 되었다.”라고 리우 박사는 설명하고 있다.

입으로 섭취하는 보충물로 뇌의 마그네슘을 증가시키는 것은 무척이나 어려운 과정이기 때문에, 리우 박사와 그 동료들은 마그네슘과 L-트레오닌을 합성한 ‘마그네슘-L-트레오닌(magnesium-L-threonate, MgT)’이라는 새로운 마그네슘 화합물을 만들었다. L-트레오닌은 동물 단백질에서 많이 발견되는 필수 아미노산 중의 하나이다. 이 새로운 MgT 화합물은 식이요법을 통해 뇌에 섭취되는 마그네슘의 양을 확실히 증가시켜줄 것이다. 연구진은 서로 다른 연령대의 쥐에게 MgT를 주입하여 마그네슘의 양을 증가시켜, 기억력과 관련된 행동 변화와 세포의 변화를 조사했다. “뇌의 마그네슘 증가는 쥐의 연령에 상관없이 여러 형태의 학습 능력과 기억력을 향상시킨다는 것을 알게 되었다.”라고 리우 박사는 말한다. 핵심 신호 전달 분자를 활성화시키는 기능적인 시냅스가 수적으로 늘어났으며, 학습 능력과 기억력의 아주 중요한 요소인 장/단기 시냅스의 과정 또한 향상되는 것을 “기억력과 관련된 세포 변화”에 대한 자세한 실험을 통해 알게 되었다.

본 연구에서는 마그네슘을 많이 포함하고 있는 음식들을 섭취하는 쥐들을 콘트롤 쥐(control rats)로 채택하여 일반적인 식이 요법을 통해 섭취된 마그네슘 보다 많은 양을 섭취한 경우에 대한 영향도 조사하였다. “마그네슘 섭취를 늘림으로써 뇌의 마그네슘 양을 증가시키는 것은 인지 능력을 향상시킬 수 있는 유용한 새로운 전략이 될 것이다. 더우기,산업 국가 인구의 절반이 마그네슘 결핍 증세를 보이고 있는데, 이런 현상은 나이가 들면서 더욱 심각해지고 있다. 이는 노화에 따른 기억력 감퇴로 이어질 것이다. 마그네슘의 섭취를 늘리면 이런 감쇠 현상을 방지할 수 있을 것이다.” 라고 리우 박사는 설명한다.

본 연구는 미국 MIT와 중국 칭화대학교 신경과학 합동 연구팀에 의해 진행되었으며, 쥐 속에 마그네슘이 많아지면 장/단기 기억력과 학습 능력이 모두 개선되었다. 쥐를 이용한 실험에서 MgT 화합물이 일반적인 마그네슘 화합물보다 뇌에 더 큰 효과를 일으킨다는 사실을 보여주고 있다. MgT를 먹은 쥐의 시냅스에서 신경 전달이 일어나는 비율, 해마 속 시냅스 밀도 등이 쥐의 연령과 관계없이 크게 늘었으며, 뇌 속 마그네슘 수치가 올라가면 쥐의 공간지각 능력과 기억력이 눈에 띌 만큼 좋아졌다. 체내 마그네슘 량이 정상 이상이면 노화에 따른 인지능력 감퇴와 관련된 질환의 발병률을 줄일 수 있으며, 연구팀은 MgT가 인체에 나쁘지 않다는 것만 확인된다면 MgT 복용이 곧 상용화될 것으로 예상하였다. 한편 연구팀은 노인과 알츠하이머 환자를 대상으로 하여 체내 마그네슘 량과 인지능력 사이의 관계를 연구할 예정이라고 덧붙였다.

참고문헌: Inna Slutsky, Nashat Abumaria, Long-Jun Wu, Chao Huang, Ling Zhang, Bo Li, Xiang Zhao, Arvind Govindarajan, Ming-Gao Zhao, Min Zhuo, Susumu Tonegawa and Guosong Liu. Enhancement of Learning and Memory by Elevating Brain Magnesium. Neuron, Jan. 28, 2010
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롯데장학재단(이사장 노신영)은 2일 오후 서울 중구 소공동 롯데호텔 2층 크리스털 볼룸에서 서울대 정운찬 총장, 고려대 어윤대 총장 등이 참석한 가운데 기초과학 분야 전공 대학생 및 대학원생, 초중고교생 등 모두 44명에게 2003학년도 2학기 장학금 5억6500여만원을 전달했다. 또 이 재단의 장학생 출신 박사 3명에게도 격려금을 지급했다.
이날 행사에서 신동호 동아사이언스 신문팀장은 ‘성공하는 과학자가 되려면’이라는 주제로 20분 동안 특강을 했다. 특강 내용을 소개한다.
우선 기초과학자의 육성에 애써오고 저를 이런 영광된 자리에서 강연할 수 있게 해주신 롯데장학재단과 노신영 이사장님께 감사의 말을 드립니다.

오늘 제가 강연할 제목은 ‘성공하는 과학자가 되려면’입니다. 성공한 과학자가 아닌 주제에 제가 과연 이 자리에서 과학자의 성공 비결에 대해 좋은 강연을 할 수 있을지 고민을 많이 했습니다. 그러니까 오늘 제가 한 얘기는 한 귀로 듣고 한 귀로 흘려보내시기 바랍니다.

비록 제가 성공한 과학자가 아니면서도 강연을 하기로 마음먹은 것은 성공한 과학자를 많이 만나보았다는 이유입니다. 또 기자로 일하다보면 연구실에서 파묻혀 있는 과학자들보다는 주워듣는 얘기도 많아서 도움이 될 수 있는 얘기를 할 수 있을지도 모르겠습니다.

저는 성공하는 과학자가 되려면 어떤 자세를 갖는 것이 좋은 지에 대해 나름대로 다섯가지 정도를 정리해 보았습니다. 이 얘기가 혹시나 여러분이 지금까지 가져왔던 고정관념을 깨는 데 도움이 되는 얘기가 될 수 있으면 좋겠습니다.

첫째 ‘과학자로 성공하려면 하는 일이 재미있어야 한다’는 점입니다.
아마 여러분 가운데는 요즘 한창 문제가 되는 이공계 기피 현상으로 장래에 대해 고민하는 분들이 많을 것이다. 이런 얘기가 많이 나돌고 있습니다.

“40대만 되면 직장에서 쫓겨난다.” “박사까지 세(勢) 빠지게 해도 월급이 은행원만 못하다.” “평생 공부해야 한다.”

이공계 출신으로 탁월한 능력을 발휘하고 있는 황창규 삼성전자 메모리사업부 사장은 수십억의 연봉을 받고 있다.
사실도 있지만 좀 과장된 것도 있습니다. 실제로는 훨씬 잘 나가는 사람도 많습니다. 삼성전자 사장은 봉급이 수십억원입니다. 또 벤처기업가로 성공해 주식가치로 수천억의 재산을 보유한 사람도 꽤 생겨나고 있습니다. 하지만 이런 얘기는 별로 귀담아 듣지 않는 것 같습니다.

일반적인 사회적 대우나 인식이 좋지 않고, 현실적으로 성공사례가 가깝게 느껴지지 못하기 때문이 아닐까 생각합니다. 다행히 정부가 과학자의 처우 개선을 위해 노력하고, 행정고시의 절반을 기술직으로 뽑겠다고 하고 있어 이공계 출신에 대한 사회적 대우는 조금씩 좋아질 것 같습니다.

인생은 재미와 현실의 끊임없는 타협의 과정입니다.
여러분은 현실과 재미 사이에서 갈등할 때 재미를 선택하는 사람이 되세요.
그래야 일에 열정을 느껴 성공하는 과학자가 될 수 있습니다.
제가 만나본 성공한 과학자는 재미와 열정으로 산 사람들이었습니다.

약간 옆길로 새서 뇌에 대해서 얘기를 해보겠습니다.
최근 10년 사이에 뇌에 대한 연구가 진행되면서 뇌는 재미가 없는 일에 금세 싫증을 낸다는 사실이 밝혀졌습니다. 또한 감정이 메마르면 이성도 마비된다는 사실이 밝혀졌습니다. 재미있는 일을 하면 뇌가 흥분해서 도파민과 천연의 진통제인 엔돌핀이 펑펑 쏟아져 나와 힘든 일도 고통스럽고 힘든 줄 모르면서 하게 됩니다. 또 재미있는 일을 할 경우 그 지식과 경험을 뇌는 훨씬 생생하게 기억하게 됩니다.

뇌의 한 가운데에는 기억제조공장이라고 하는 해마와 편도체라는 것이 있습니다. 여기서 기억을 대뇌의 전두엽에 장기간 저장할 지 결정합니다. 기억을 저장하는데는 두가지 방법이 이용됩니다. 반복해서 학습하는 방법이 있고, 또 하나는 감정을 보태서 기억하는 방법입니다.

여러분 미팅에서 만난 멋진 파트너가 머리 속에 기억에 더 남습니까, 아니면 그렇고 그런 상대가 더 기억에 남습니까. 첫 키스의 순간을 생생하게 기억합니까?

여러분, 뱀을 보면 공포에 질려 한 번의 경험으로 그 순간을 영원히 기억하게 됩니다. 인간은 서바이벌하기 위해 공포와 흥분 속에서 기억한 것은 생생하게 기억하는 심리 메커니즘을 갖고 있습니다. 따라서 재미있어서 자기가 하는 일을 사랑해서 하는 사람을 마지못해 연구하는 사람이 도저히 따라갈 수가 없습니다.

노벨과학상을 탄 대부분의 과학자들은 기억력이 가장 뛰어난 20-30대 때 연구한 것을 토대로 노벨상을 수상합니다. 제가 만난 성공한 과학자들도 일단 재미있어서 그것을 연구했고 그래서 큰 업적을 낸 사람이 대부분이었습니다.

반면 천재적인 머리를 갖고 있는데도 현실 문제로 인해 재미없는 일을 선택했다가 실증을 느끼고 결국 좌절하는 경우도 많이 보았습니다. 그러니까 재미있는 것을 찾아서 연구하십시오.

둘째는 ‘큰 일이 벌어지는 곳에 있어라’입니다.
일단 자신이 흥미 있는 분야를 찾았다면 다음은 자신이 연구할 곳이 어딘지를 많이 고민하는 것이 중요합니다.

제가 만난 성공한 과학자들은 대부분 큰 일이 벌어질 때 바로 그곳에 있던 사람들이었습니다. 보통 성공한 과학자들은 “운이 좋았다” “다행이 중요한 연구 현장에 내가 있었기 때문에 성공할 수 있었다”고 말합니다.

마치 새싹처럼 새로운 이론이 나오고 새로운 현상이 발견되고 새로운 기술이 나올 때 그 대학이나 연구실에 있었던 사람이 나중에 그 분야가 커졌을 때 꼭 필요로 하는 귀중한 인재가 될 수 있는 것입니다.

명성이 있는 대학, 대가가 있다고 해서 거기에 가면 될 것이라는 막연한 생각을 품고 연구할 곳을 선택할 경우 젊음을 썩힐 수 있습니다. 명성만 있지 최신의 연구를 하지 않을 수도 있고, 한물간 대가를 만날 수도 있습니다. 이런 일을 당하지 않으려면 지금 과학의 최전선에서 어떤 일이 어디에서 벌어지고 있는지 알고 있어야 합니다.

요즘 바이오인포매틱스, 프로테오믹스, 나노테크놀로지 분야의 전문가들이 각광받고 봉급과 연구비도 매우 많습니다. 또 벤처기업을 만들 수 있는 기회도 열려 있습니다. 하지만 10년 전부터 이런 일이 벌어질 것이라고 생각하고 이쪽 분야의 학위를 하고 연구를 한 사람은 그렇게 많지 않습니다.

또 한가지 여기서 덧붙이자면 ‘한눈을 많이 팔라’는 것입니다. 언뜻 생각하면 이상하게 들으실 수 있는 말입니다. 열심히 해도 모자랄 판에 한눈을 팔라니... 자신이 하고 있는 좁은 분야에만 너무 매몰되지 말고, 시야를 넓게 갖고 주변 분야에서 나오는 새로운 논문이나 뉴스를 계속해서 읽는 것이 중요합니다.

더구나 요즘은 IT와 BT기술이 융합하고 NT와 BT, NT와 IT 기술이 통합되는 기술 융합의 시대입니다. 또 새로운 학문이 학문과 학문 사이의 공백에서 새로 생기면서 기존의 지식을 바꿔나가고 있습니다. 여러분 가능하면 한눈을 많이 파세요.

세번째는 ‘메이저리그에서 뛰어라’입니다.
에이즈 바이러스의 인체 세포 침투 메커니즘을 밝혀내 전세계가 주목하고 있는 미국 매사추세츠공대(MIT)의 피터 김(42·한국명 김성배·생물학) 교수. 획기적인 에이즈 치료제를 개발해 에이즈 정복에 대한 기대를 갖게 하고 있다.
한국인 가운데 메이저리그로 진출한 사람으로 누가 있지요? 맞습니다. 박찬호, 박세리, 장영주, 정명훈 등 주로 예체능 쪽으로 진출한 사람들입니다. 예체능은 영어 실력, 빽보다 악기나 공, 골프채를 다루는 실력이 승부를 결정합니다.

과학도 예체능 분야와 비슷합니다. 과학 용어는 전세계 어디를 가도 통일돼 있고 실험 방법과 장비도 같습니다. 예체능처럼 한국인이 국제무대에서 활발히 나서고 성공할 가능성이 많은 분야가 바로 과학기술 분야입니다.

한국의 이공계 박사들 가운데 78%가 국내 대학에 몰려 있습니다. 왜 그럴까요. 미국 등 선진국에서 박사학위 받으면 곧바로 귀국하거나 2-3년 정도 연구원 생활을 하다가 들어와 대학 교수가 되는 것이 일종의 공식처럼 수십년 동안 굳어졌기 때문입니다. 그러나 지금은 대학 교수자리가 거의 차버려 여러분에게는 돌아갈 자리가 많지 않습니다.

한국이 노벨상을 수상하지 못하는 것도 선진국에서 공부만 하다가 바로 귀국해 학자가 되는 안정된 길을 택하기 때문입니다. 자기네 나라에서 연구를 해서 노벨상을 받은 나라는 아시아에서는 일본 정도이고, 나머지 중국, 대만, 인도, 헝가리, 파키스탄에서 노벨상을 탄 사람들은 미국 등 선진국에서 정착해 거기서 메이저리그로 진출한 사람들이었습니다.

메이저리그로 가라는 말이 꼭 해외로 나가라는 것은 아닙니다. 요즘은 국내에도 세계에서 몇 손가락 안에 꼽히는 연구실이 있습니다. 비록 국내에서 박사 학위를 취득했다 하더라도 요즘에는 외국에 나가서 일할 수 있습니다. 얼마 전에 대기업 연구소에서 연봉 3500만원을 받던 연구원이 미국 대학에 억대 연봉을 받고 교수로 채용되기도 했습니다. 이제 국내 박사가 거꾸로 외국으로 진출하는 것을 많이 볼 수 있습니다.

혹시 외국에 가서 활동할 경우 한국을 위해 기여할 수 없을지 모른다고 걱정하는 분이 있을지 모르겠습니다. 국제적인 명성을 날리게 되면 한국의 유능한 제자들을 받아들인다든지 한국을 왔다 갔다하면서 도와준다든지 해서 얼마든지 한국을 위해 더 많이 기여할 수 있습니다.

네번째는 ‘커뮤니케이션 능력을 키워라’입니다.
과학자에게 연구 능력만큼이나 중요한 것이 커뮤니케이션 능력입니다.
저는 글은 마음의 서치 엔진이라고 생각합니다. 글을 쓰다보면 자신의 생각이 정리되고 무엇에 문제가 있는지 알게 됩니다.

이런 이야기가 있습니다.
“자신의 생각을 명쾌하고 논리적으로 표현할 수 있는 젊은 엔지니어는 졸업 뒤 5년 안에 매니저가 될 수 있다.”
“형편없는 연구제안서와 보고서로는 연구비와 고객을 얻을 수 없다.”
“커뮤니케이션의 질은 아이디어의 습득에 매우 강한 영향을 미친다.”

미국의 한 학자가 연구소에서 일하는 과학기술자를 대상으로 커뮤니케이션의 중요성에 대해서 설문조사했을 때 받은 답변 내용입니다. 이 설문조사에서 응답자의 50%가 ‘쓰기 능력이 개인적 경력과 승진에 큰 영향을 주었다’고 밝혔습니다. 특히 매니저는 70%가 그렇다고 대답했습니다.

미국에서는 과학자와 엔지니어들이 자신의 시간 중 3분의 1을 쓰기, 읽기, 편집, 프레젠테이션 준비에 소모합니다. 승진할수록 비율은 더 늘어나 중간관리자는 40%, 매니저는 업무 중 50%의 시간을 쓰는 일을 하는데 사용합니다.

미국 메사추세츠주 케임브리지에 위치한 MIT본관 건물. 흔히 `MIT돔`으로 불린다.
저는 몇년전에 미국 매사추세츠공대(MIT)에서 사이언스 저널리즘 펠로우쉽 과정을 수료했습니다. 이때 안 사실이 MIT의 학생들은 2학년에 올라갈 때와 졸업 직전에 저술과 관련된 학점을 취득해야하는데, 저술 과목 둘을 이수하거나 아니면 한 과목은 저술과목을 듣고, 나머지 하나는 자신이 하는 연구를 대중들이 쉽게 이해할 수 있도록 하는 글을 써서 이 글이 통과돼야만 졸업을 할 수 있습니다.

MIT가 쓰기를 강조하는 이유는 쓰기를 통해 명쾌한 사고 능력이 생기고, 이것이 연구 능력과도 직결된다고 보기 때문입니다. 실제로 MIT에서는 글을 잘 썼던 학생들이 졸업 뒤 성공했다는 조사 결과가 나와 있습니다.

그런데 한국의 이공계 대학은 글쓰기 등 커뮤니케이션 방법에 대해서 전혀 가르쳐 주지 않습니다. 저는 이것이 한국 이공계 대학 교육의 큰 문제점이라고 생각합니다. 한국의 이공계 학생들은 인문사회계 학생들처럼 글로 보고서를 쓰지 않고 공식만 잔뜩 써서 내는 훈련을 주로 받습니다. 그러다보니 글쓰는 능력이 매우 떨어집니다.

어쩔 수 없이 여러분 스스로라도 글을 쓰고 발표하는 능력을 키워야 합니다. 또 과학을 잘하려면 논문도 영어로 써야 하고, 많은 논문을 영어로 읽어야 하기 때문에므로 영어 실력이 대단히 중요합니다. 영어 실력을 향상하도록 꾸준히 노력을 하세요.

글쓰기가 꼭 출세와 승진을 위해 필요한 것은 아닙니다.
그러나 위대한 과학자들 가운데는 위대한 작가가 많습니다. 지동설을 담은 ‘대화록’을 써서 로마 교황청에 끌려간 갈릴레오, ‘비글호 항해기’와 ‘종의 기원’을 쓴 다윈, 슈뢰딩거의 ‘생명이란 무엇인가’, 레이첼 카슨의 ‘침묵의 봄’, 리차드 도킨스의 ‘이기적 유전자’처럼 과학자가 쓴 글이 사회에 엄청난 변화를 몰고 온 사례도 많습니다.
여러분도 평생에 이런 책 하나는 써야 하지 않을까요.

다섯째로 ‘쟁이가 되지 말고 지식인이 되라’는 말을 해주고 싶습니다.
조선시대의 과학기술자는 중인이었습니다.
조선시대에는 양반, 상놈, 중인이 있었습니다. 상놈은 양반이 시키는 일만 했고, 중인은 자기가 하고 싶은 일을 어느 정도는 할 수 있었습니다. 하지만 세상일을 결정하는 것은 양반의 일이었고, 중인은 여기에 관심을 가질 수 없었습니다.

오늘날 그저 나만 잘 먹고 잘 살면 된다는 의식이 과학기술자에게 팽배하고, 결국 이공계 출신이 사회적 차별을 받는 것도 바로 이런 역사적 배경이 있다고 생각합니다. 저도 이과를 선택하고 공대에 들어갈 때, 막연히 ‘이과에 가면 안정된 직업을 갖고 잘 살 수 있다’는 생각에 젖어 공대를 선택했습니다.

그러나 선진국에서는 과학기술자가 르네상스 이후 지적 혁명을 선도적으로 이끌어 왔습니다. 천동설, 진화론, 상대성이론은 기존의 질서를 허문 변혁의 토대가 됐고, 대중의 의식에 엄청난 변화를 가져왔습니다. 또한 선진국에서는 엔지니어가 산업혁명을 이끌면서 큰 기업을 일궈 많은 일자리를 만들어냈습니다.

한국은 불행하게도 과학자가 지적혁명을 이끈 경험이 없습니다. 한국의 경제 성장과정에서는 돈을 끌어오는 사람이 중요했지 기술을 가진 사람의 역할은 대수롭지 않게 생각해왔습니다. 몇년전까지만 해도 국내 기업은 기술을 외국에서 수입하거나 복사하면 되는 것이라는 안일한 생각을 가졌습니다.

그러나 이제 한국도 경제적 수준이 높아져 우리만의 창조적 기술로 승부해야 하는 단계에 도달했습니다. 요즘 기업에는 이공계 출신들이 많이 진출해 경영진 가운데 이공계 출신이 차지하는 비율이 높아지고 있습니다.

이과출신이 사회의 지도자가 되려면 더 많은 이과출신 경영자가 나와야 하고, 정치인이 나와야 하고, 이공계 교수들도 활발하게 사회 참여를 해야 합니다. 그러려면 연구에만 억매이지 말고 경영마인드도 갖춰야 합니다. 사회과학을 틈틈이 공부하고, 경제와 기업이 어떻게 돌아가는 지, 사업은 어떻게 하면 시작할 수 있는 지에 대해서 관심을 갖고 책도 많이 읽어야 합니다.

‘구슬이 서말이라도 꿰야 보배’란 말이 있듯이 소비자가 원하는 제품을 만들고 소비자에게 이를 어떻게 팔 것인지 생각하지 못한다면 기술자는 진정한 경영자가 될 수 없습니다. 또 사회 활동에도 적극적으로 참여하는 과학자가 되기를 바랍니다.

화학기본반응 동력학 발전에 획기적인 기여를 한 공로로 허슈바흐, 폴러니교수와 함께 1986년 노벨화학상을 수상한 대만의 이원철 박사.
무조건 직접 정치를 하는 정치인이 되라는 것은 아닙니다. 제 바람은 전문가로서 사회가 발전하도록 적극적으로 발언하고 정부와 정치인을 설득하고 신문에도 투고하고 책도 펴내라는 것입니다. 또 어떤 기술이 환경문제를 일으킨다면 이를 개선하는 일에도 앞장서야 합니다.

과학은 새로운 지식의 샘입니다. 최근에 활발히 연구되고 있는 게놈프로젝트, 뇌에 대한 연구, 새로운 우주론 같은 새로운 과학지식을 혼자서만 알고 있을 게 아니라 대중에게 알려 우주와 생명의 이치를 제대로 알 수 있게 하는 일에도 과학자가 적극 나서야 합니다. 그래야 과학자가 이 사회에서 존경받는 지식인이 될 수 있고 대우도 받을 수 있습니다.

얼마 전 노벨화학상을 받고 현재 대만의 학술원장을 하는 이원철 박사를 만난 적이 있습니다. 국민적 영웅인 이 박사는 지난번 총통선거에서 여론조사에서 3등을 하던 천수이 볜 후보를 지지해서 최종 선거에서 총통으로 당선시켰을 만큼 영향력이 대단합니다. 대만 총통은 그를 중국에 특사로 보내 외교문제를 풀고 있다고 합니다.

여러분 가운데서 이원철 박사처럼 노벨상을 받는 과학자가 나오고, 훌륭한 이야기꾼, 지식인, 그리고 기업을 일구는 경영자, 벤처기업가가 많이 나왔으면 좋겠습니다.

강연을 열심히 들어주셔서 감사드립니다.
신동호 2003년 09월 05일
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혈액암, 유방암이어 신경교종암도 “척척”

[헬스코리아뉴스] 미국 바이오제약사 제론(Geron)사가 개발중인 'GRN163L'이 신경교종암에도 효과가 있다는 주장이 제기됐다.

GRN163L은 텔로메라제라 불리는 효소의 활성을 억제하는 DNA 같은 뉴클레오티드 형태로 현재 유방암과 폐암등을 대상으로 임상시험이 진행되고 있다.

UT 사우스웨스턴의학센터 제리세이 박사가 이끄는 연구팀은 최근 임상암연구에 발표한 논문에서 이같이 밝혔다.

연구진은 동물실험을 통해 GRN163L이 암세포 덩어리뿐 아니라 암 줄기세포도 공격하며 혈류를 통해 뇌로 유입되어 신경교종암 치료에 효과를 나타냈다고 밝혔다. 이제까지 신경교종암 치료약물들은 뇌로 유입되지 못해 효과를 발휘하지 못하고 있었다.

GRN163L은 텔로머레이즈의 촉매부위에 대한 친화도가 높아 인체 조직과 세포를 쉽게 투과한다고 연구진은 전했다.

GRN163L은 전임상 시험에서 혈액암과 유방암등에 효과를 보였으며 전립선암의 줄기세포도 저해하고 텔로머레이즈 활성을 현저히 감소시키는 것으로 밝혀졌다. 현재 폐암, 만성 림프구성 백혈병에 대해서도 임상시험 중이다.

[헬스코리아뉴스] 주민우 기자,  2010년 01월 06일 (수) 09:06:37


뇌암과 전립선암에도 효과를 보인 텔로머레이즈 저해제

현재 유방암과 폐암을 대상으로 임상시험이 진행되는 약물인 GRN163L이 뇌암의 일종인 신경교종(glioblastoma)과 전립선암에도 효과적이라는 연구결과가 발표되었다. UT Southwestern Medical Centre의 연구팀이 진행한 이번 2건의 전임상 시험 중에서 신경교종에 대한 결과는 ‘Clinical Cancer Research’ 1월호에, 전립선암에 대한 결과는 ‘International Journal of Cancer’ 온라인판에 발표되었다.

연구팀은 텔로미어(telomere)라는 세포의 분열 회수를 통제하는 염색체 말단의 DNA를 연구해 왔다. 텔로미어는 염색체의 끝 부분에서 보호 덮개와 같은 역할을 한다. 염색체의 텔로미어가 긴 세포들들은 분열을 지속할 수 있는 반면에 짧은 세포들은 세포 분열의 회수가 적다고 한다. 텔로머레이즈(telomerase)는 이들 텔로미어가 짧아지는 것을 억제하는 효소로 세포의 분화와 생존에도 필수적이며, 노화와 암과도 연관성을 갖고 있다. 정상 세포에서는 분화할 때 텔로미어가 줄어들며, 충분히 줄어들면 세포는 분화를 중지한다. 그러나 암세포에서 텔로머레이즈가 텔로미어가 줄어드는 것을 억제하기 때문에 세포분화가 중단되지 않는다. 그래서, 악성 종양세포는 성장을 계속한다. 또한 사람의 암 중 90%에게서 텔로머레이즈가 발생한다고 한다.

이처럼 텔로머레이즈가 새로운 항암제의 표적으로 여겨지고 있기 때문에 이 효소의 구조를 규명하는 연구가 진행되고 있다. 또한 전세계의 여러 과학자들이 이 효소를 저해하는 약물을 항암제로 개발하고 있다. 그러한 약물 중에서 기대를 모으는 약물 중 하나가 GRN163L이다. 이 약물은 13개의 아미노산으로 구성된 짧은 올리고뉴클레오타이드로 텔로머레이즈의 촉매부위에 대한 친화도와 특이성이 높아서 경쟁적 저해제 역할을 한다. 특히 5’말단에 지방사슬을 붙여서 인체의 조직과 세포를 쉽게 투과하도록 만들었다고 한다. GRN163L은 전임상 시험에서 여러 혈액암과 유방암을 포함한 고형암에 뛰어난 항암효과를 보였다. 이어서 유방암, 폐암, 만성 림프구성 백혈병에 대해서도 임상시험이 진행 중이다.

연구를 주도한 Jerry Shay 교수는 세포시험 및 동물시험에서 모두 GRN163L이 암세포 덩어리만을 공격하는 것이 아니라 드물게 존재하면서 암의 성장에 중심 역할을 하는 동시에 항암제 및 방사선 치료에 대한 저항성을 부여하는 암 줄기세포도 공격하는 것을 확인했다고 밝혔다. 신경교종은 성인들에게 많이 발생하는 뇌암이지만 일반적으로 많은 약물들이 혈관-뇌 장벽이라는 부위를 통과하지 못해서 효과를 내지 못하고 있다. 그러나 GRN163L은 혈류를 통하여 뇌로 유입되어서 신경교종을 억제하는 효과를 발휘했다고 한다.

GRN163L과 방사선 요법 및 기존 항암제의 병용에서도 추가적인 상승효과가 확인되었다. 또한 GRN163L은 전립선암과 신경교종에서 모두 암 줄기세포를 저해하고 텔로머레이즈 활성을 현저히 감소시키는 것으로 나타났다. Shay 교수는 “GRN163L은 대부분의 암에서 활성화되는 기작을 공격하기 때문에 여러 종류의 암에 효과적이며 다른 약물과의 병용도 기대된다.”라고 설명했다.



Geron Announces Publication of Data on Its Telomerase Inhibitor in Glioblastoma

Posted : Tue, 05 Jan 2010 12:30:40 GMT
Author : Geron Corporation


MENLO PARK, Calif. - (Business Wire) Geron Corporation (Nasdaq:GERN) today announced the publication of preclinical data demonstrating that its telomerase inhibitor drug, imetelstat (GRN163L), inhibited telomerase activity and reduced tumor size in xenograft models of glioblastoma, and inhibited the activity of glioblastoma stem cells in culture.

The data, authored by Geron collaborators at the University of Texas Southwestern Medical Center at Dallas, were published in the January 1, 2010 issue of Clinical Cancer Research. The abstract of the publication is available on the journal’s website at http://clincancerres.aacrjournals.org/content/16/1/154.abstract.

“We are excited by the telomerase inhibition observed in the glioblastoma model. The blood-brain tumor barrier limits the delivery of most therapeutic drugs to brain tumors, but these data show that imetelstat penetrates that barrier,” said Thomas B. Okarma, Ph.D., M.D., Geron's president and chief executive officer. “Cancer stem cells pose an additional therapeutic challenge. These data add to the growing list of cancer types where the inhibition of cancer stem cells by imetelstat has been shown preclinically. We will further investigate imetelstat’s anti-cancer stem cell potential clinically in our Phase II trials in breast and lung cancers, multiple myeloma and chronic leukemias that will begin later this year.”


Recent evidence suggests that glioblastomas contain rare populations of cells with a capacity for endless self-renewal, known as cancer stem cells or tumor initiating cells, and may be responsible for tumor growth and recurrence. Cancer stem cells also show resistance to many conventional anti-cancer agents and are therefore important targets for novel therapies.


Glioblastoma tumor initiating cells isolated from patient samples can be propagated indefinitely in vitro, maintaining the molecular properties of the original tumor. The current data show that the clonogenic and proliferative capacity of primary human glioblastoma tumor initiating cells is vastly decreased by exposure to imetelstat in vitro, compared to controls. Telomerase activity and telomere length were reduced, ultimately leading to cell death. In addition, temozolomide and ionizing radiation, standard treatment regimens for glioblastoma after surgical resection, boost the effects of imetelstat, further decreasing the viability of cultured glioblastoma tumor initiating cells.


Orthotopic tumors were established by implanting glioblastoma tumor initiating cells into the brains of mice. Telomerase was inhibited by 60-70% in these tumors within 3-5 days after administering imetelstat intraperitoneally (into the body cavity). This is an important observation demonstrating that imetelstat can penetrate the blood-brain tumor barrier, unlike many chemotherapeutic agents. Further in vivo animal data using a subcutaneous tumor model showed that imetelstat treatment led to a significant decrease in tumor growth rate and a 10-fold decrease in tumor size after 53 days of treatment compared to the vehicle control treated group.

About Telomerase and Imetelstat (GRN163L)

Telomerase is a critical and potentially broadly applicable tumor target. The enzyme is expressed in a wide range of malignant tumors, and its activity is essential for the indefinite replicative capacity of cancer cells that enables their malignant cell growth. Telomerase is absent or expressed only transiently at low levels in most normal adult tissues.

Imetelstat is a short chain oligonucleotide that binds with high affinity and specificity to the catalytic site of telomerase, resulting in competitive inhibition of enzyme activity. Proprietary manufacturing chemistry and the addition of a 5' lipid chain have enabled the molecule to penetrate cells and tissues throughout the body.

Imetelstat has demonstrated anti-tumor effects in a wide range of preclinical models of hematological and solid tumors and is currently being tested in six Phase I clinical trials in patients with solid tumors, chronic lymphoproliferative disease, multiple myeloma, lung and breast cancers, as a single agent or in combination with standard treatments.

About Geron

Geron is developing first-in-class biopharmaceuticals for the treatment of cancer and chronic degenerative diseases, including spinal cord injury, heart failure and diabetes. The company is advancing an anti-cancer drug and a cancer vaccine that target the enzyme telomerase through multiple clinical trials in different cancers. For more information, visit www.geron.com.

This news release may contain forward-looking statements made pursuant to the “safe harbor” provisions of the Private Securities Litigation Reform Act of 1995. Investors are cautioned that statements in this press release regarding potential applications of Geron’s telomerase technology and imetelstat constitute forward-looking statements that involve risks and uncertainties, including, without limitation, risks inherent in the development and commercialization of potential products, uncertainty of clinical trial results or regulatory approvals or clearances, need for future capital, dependence upon collaborators and maintenance of our intellectual property rights. Actual results may differ materially from the results anticipated in these forward-looking statements. Additional information on potential factors that could affect our results and other risks and uncertainties are detailed from time to time in Geron’s periodic reports, including the quarterly report on Form 10-Q for the quarter ended September 30, 2009.

 

Geron Corporation
Anna Krassowska, Ph.D., 650-473-7765
Investor and Media Relations
info@geron.com

 

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최근 국내 연구진이 에이즈 바이러스의 관문인 CCR5 유전자를 제거하는 새 방법을 개발해 에이즈 치료가능성을 열어 관심을 모으고 있다.

4일 서울대에 따르면 이 대학 화학부 유전체공학 연구실 김진수 교수팀은 유전자가위 기술을 이용, 인간세포 염색체에서 CCR5 유전자를 포함해 최대 150만개에 달하는 염기쌍을 제거하는 데 성공했다. 보통 사람들은 면역세포 막에 ‘CCR5’ 단백질을 갖고 있고 이 단백질이 에이즈바이러스(HIV) 관문으로 작용하면서 에이즈에 감염된다.

유전자가위 기술은 세포안에 존재하는 유전자를 대상으로 특정 위치만을 인식해 절단함으로써 유전자를 교정하거나 제거하는 새로운 방법이다. 이는 시험관에서 DNA 단편을 조작하는 데 국한되는 기존 유전공학 기술의 단점과 제약을 획기적으로 보완, 극복하는 생명공학 신기술이다. ㈜툴젠(공동대표 오창규 김진수)과 공동작업으로 이뤄진 이번 연구결과는 유전체학 분야의 권위있는 학술지 지놈리서치(Genome Research) 최신호에 두 편의 논문으로 잇따라 발표됐다.

연구진은 CCR5에 자연적인 변이가 있는 사람의 건강에 아무런 문제가 없기 때문에 에이즈 환자의 골수를 채취, 유전자가위를 이용해 CCR5 유전자를 제거한 후 자기이식을 하는 방법은 안전한 치료가 될 수 있다고 설명했다. ㈜툴젠 오창규 공동대표는 “유전자가위 기술은 에이즈와 같은 바이러스 질환은 물론이고 유전질환에도 맞춤형으로 적용할 수 있는 분자의학 원천기술”이라고 말했다.

에이즈는 HIV가 인간의 면역세포를 감염시켜 파괴하기 때문에 초래되는 치명적 질환으로 후천성 면역결핍증으로 알려져 있다. 백인 중에는 유전자 변이로 인해 CCR5 단백질이 면역세포에 존재하지 않는 사람들이 100명 중 한 명의 비율로 있는데 이들은 에이즈에 걸리지 않는다.

해럴드 경제, 유지현 기자,  2010.01.04.17:01

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그간 컴퓨터와의 얄팍한 관계 속에서 느낀바 있어 이제 진짜 블로거로써도 한번 살아보고 싶은 네오 하지만 딱히 글쓰는 재주는 없고 그렇다고 박학다식하지도 않으며, 또 주관이 뚜렷한 것도 아니라서 줄 곧 불펌 나르기만 해왔기에.. 할 줄 아는 거라곤 그나마 전공이지 않을까 전공으로 뭐 하나 해 볼 순 없을까 결국 얄팍한 지식의 깊이도 들어나겠지만.. 한번 건들여 봐?

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