건국대 생물학과 조명환 교수(세계 최고에 도전한다:10)
◎에이즈 진단시약 특허… 치료약 개발 새장/90년엔 환자생명 6개월연장 신약도 개발/HIV 돌연변이 관련 논문 30편 학술지 발표/노벨의학상 수상자 블럼버그 박사와 치료약 연구
공포의 에이즈바이러스(HIV)가 우리 인류를 감염시키기 시작한 것은 40여년 전.그러나 에이즈환자가 처음 미국 샌프란시스코에서 발견된 때는 지난 81년으로 HIV출현 이후 그 때까지 수많은 사람들은 병명도 모른채 세상을 하직해야 했다.그리고 지금도 전세계적으로 매년 200만여명이 에이즈로 목숨을 잃고 있으며,비교적 안전지대라고 여겨졌던 우리나라도 지난해까지 145명이 에이즈로 삶을 마감했다.
샌프란시스코에서 에이즈환자가 발견된 이후 2년만에 소리없이 목숨을 빼앗고 있는 정체가 HIV라는 것이 밝혀졌다.과학자들은 HIV를 공격할 수 있는 치료약 개발에 본격적으로 나섰으며,지난 87년 드디어 최초의 치료약인 AZT를개발,치료에 이용하게 되었다.
AZT는 효과가 있었다.이 약을 투여했을 때 HIV는 억제됐으며,이에 따라 과학자들은 에이즈를 정복할 수 있다는 부푼 꿈을안게 되었다.그러나 HIV는 우리 인류가 지금까지 싸워온 바이러스와는 다른 매우 영리한 바이러스였다.점차적으로 유전자를 바꾸어,즉 돌연변이를 일으켜 AZT 공격을 피해 가기 시작했다.
○89년 미 애리조나대서 개발
과학자들은 새로운 치료제 개발에 몰두,지금까지 11개의 치료약들이 미국식품의약국 승인을 받아 치료에 이용되고 있다.그리고 이제는 세계적 과학자들이 HIV 유전자들의 돌연변이에 대한 연구를 심도있게 진행하고 있으며,그가운데 국내외적으로 주목받은 한국인 교수가 한 사람 있다.
건국대 생물학과 조명환 교수(42).그는 지난 89년 미국 애리조나대에서 지도교수인 찰스 스터링박사와 함께 에이즈진단시약인 ‘크립토스포리튬 디텍션킷’을 개발,특허를 따낸 에이즈박사다.90년엔 이를 바탕으로 에이즈환자의생명을 길게는 여섯달까지 늘릴 수 있는 신약을 개발하기도 했다.지난 90년이후 지금까지 에이즈바이러스의 돌연변이,이에 대응하기 위한 치료약 연구와 관련,30편의 논문을 외국의 저명 학술지에 발표하는 등 왕성한 연구활동을 해왔다.
그는 지난해 1월부터 미국 스탠퍼드대 에이즈연구소에서 1년간 ‘에이즈바이러스와의 전쟁’을 치르고 최근 돌아왔다.스탠퍼드대 에이즈연구소는 미국 국립보건원의 지원을 받는,세계적으로 권위를 인정받는 연구기관이다.조교수는 그 곳에서 연구소장인 토마스 메리건박사와 노벨의학상 수상자인 바로크 블럼버그 박사와 팀을 이뤄 연구에 참여했다.메리건 박사는 인터루킨을 세계 최초로 암치료에 이용해 명성을 얻었으며 현재는 에이즈치료의 대가로 인정받고 있는 석학.블럼버그박사는 B형 간염바이러스를 발견,간염백신을 만들어 지난 76년 노벨의학상을 받았다.
조교수 등 연구팀은 감염자 몸속에서 HIV를 완전히 억제시킬 수 있는 치료조제 개발과 HIV가 치료약의 공격을 피해가는 돌연변이 메카니즘 규명,그리고 미래에 HIV가 갖게 될 모습을 미리 예측,차세대 치료약을 미리 디자인하기 위한 연구를 했다.
조교수의 설명에 따르면 지금까지 개발된 에이즈치료약이 HIV를 억제하는 원리는 다음과 같다.
이 치료약들은 HIV의 역전사효소(Reverse Transcriptase)와 단백질 분해효소(Protease)를 저해한다.역전사효소는 HIV가 감염후 유전물질인 RNA를 DNA로 바꿔 주는 효소이며,단백질분해효소는 HIV에 필요한 단백질을 만들고 다듬는 데 필요한 효소다.역전사효소가 저해되면 RNA를 DNA로 바꿀 수 없어 T림프구의 유전자 속으로 안전하게 들어갈 수 없으며,단백질분해효소가 저해되면 HIV에 필요한 단백질을 만들 수 없어 지속적인 감염이 중단된다는 것이다.
○임상연구결과 치료 탁월
조교수는 “엄청난 연구비가 투입된 끝에 AZT가 개발됐지만 영리한 HIV 돌연변이 때문에 상황은 꼬여갔고 결국 HIV를 AZT 하나로 치료하는 단일치료시대는 지나갔다”고 했다.지금은 의료환경이 열악한 개발도상국에서만 아직 AZT로만 치료를 하고 있으며 선진국가들에서는 2개 이상의 치료약을 혼합해치료하는 복합치료를 하고 있다고.
연구팀이 300명의 HIV 감염자들을 대상으로 임상연구한 결과 복합치료의 효과는 대단했다.역전사효소와 단백질저해효소를 저해하는 치료제를 2개 혹은3개를 함께 투여하는 복합치료를 1년간 실시한 결과 2명만 사망하고 나머지는 건강하게 생명을 연장하는 데 성공했다.역전사효소 저해제로 AAT,ddl,Nevirapine 등이,단백질분해효소 저해제로는 Ritonorvir가 사용됐다.
연구팀은 치료효과를 알기 위해 정기적으로 감염자의 혈액을 채취해 그 속에 존재하는 HIV수를 측정했다.이는 HIV가 갖고 있는 유전물질인 RNA의 수를 측정하는 분자생물학적 방법으로 몸속에 있는 HIV수를 정확하게 측정하게해 준다.치료제가 효과가 있으면 바이러스 수가 줄어들고,효과가 없으면 다시 바이러스 수가 증가하게 되는 데 특히 HIV의 돌연변이로 줄어들던 바이러스가 다시 증가할 경우 이에 맞게 치료제를 혼합 사용하는 과정을 거쳤다.
조교수는 이번에 귀국하면서 미국에서의 연구를 계속할 수 있도록 관련 자료와 기자재를 충분히 가져 왔다.특히 HIV의 유전자인 DNA의 변화추이를 추적·관찰할 수 있는 에이즈연구소의 소프트웨어 G.C.G를 한국에서 접속할 수있는 프로그램 ‘Sequence Nevigator’와,이 프로그램을 운용할 수 있는 매킨토시 컴퓨터를 연구소 동료들한테서 기증받았다.“현지에서와 다름없는 연구가 가능하게 됐다”고 조교수는 매우 기뻐했다.
그는 또 “건국대 과학관이 신축되면서 HIV연구를 위한 전용실험실이 마련되는 행운도 얻었다”면서 “전혀 기반이 없는 우리나라 에이즈치료약 연구에 새 장을 연다는 마음으로 연구에 임하겠다”고 각오를 밝혔다.
◎HIV 돌연변이/에이즈바이러스 내생키우기위해 지속변화/유전자의 미래 변화모습 연구 새치료약 개발
현재 사용하고 있는 에이즈치료약들은 언젠가는 무용지물이 될 것이다.HIV가 내성을 키우기 위해 돌연변이를 일으키기 때문이다.따라서 지속적으로 새로운 치료약을 개발하지 않는다면 HIV는 공격을 피할 수 있는 전략을 수립해 치료제의 공격을 무력화할 것이다.그러나 에이즈치료약을 개발하는 데는 엄청난 연구비용과 오랜 시간이 소요된다.그러므로 HIV가 돌연변이를 일으킬때마다 그때그때 치료제를 개발해 사용한다는 것은 거의 불가능하다고 봐야 한다.
따라서 에이즈를 효과적으로 치료하려면 앞으로 10년,20년 뒤에 HIV가 돌연변이를 일으켜 어떤 모습을 하고 있을 것인지를 먼저 연구해야 한다.즉 HIV의 돌연변이 메카니즘을 알아야 하는 것이다.
그러러면 감염자의 치료 도중 변화하는 HIV의 유전자를 찾아내야 한다.정기적으로 환자의 혈액을 채취해 그 속에 존재하는 HIV 유전물질을 추출·정제해 유전자 서열을 밝힌다.유전자 서열을 일일이 분석하면 유전자가 변한 부분을 찾아낼 수 있다.물론 이러한 작업에는 아주 적은 수로 존재하는 HIV의 유전자를 증폭해야 하는 최첨단 분자생물학적 방법이 이용된다.
치료가 시작되면서 치료효과가 있을 경우 HIV의 수가 줄어들다가 어느 순간부터 바이러스 수가 증가하게 되는 데,이 시점에서 HIV의 유전자에 어떤 변화가 일어났는지 알 수 있게 해 준다.이러한 자료들이 지속적으로 축적되면 HIV가 각 치료약의 공격을 어떻게 피해 가는지,그리고 유전자 변화의 패턴,즉 돌연변이 메카니즘을 알 수 있게 된다.
미국 스탠퍼드대 에이즈연구소에 있는 HIV DNA 데이터베이스에는 온 세계의 HIV에서 분리된 5천여개의 유전자 서열정보가 저장돼 있ek.HIV가 40여년전부터 우리 인류를 감염시키기 시작했다는 사실도 여기 있는 정보를 분석하여 알게 된 것이다.
◇건국대 조명환 교수 약력
△56년 출생
△건국대 미생물공학과 졸업
△89년 미국 애리조나대에서 ‘에이즈치료약 개발에 관한 연구’로 박사학위 취득
△90년부터 건국대 생물학과 교수
△미국적십자사 에이즈교육담당 강사
△97년 미국 스탠퍼드대 의과대 객원교수