[뉴욕 DPA 연합] 충치로 부식된 구멍(窩洞)에 채워넣어 부식된 치아를 재생시킬 수 있는 새로운 충전(充塡)물질이 개발되고 있다. 미국 텍사스대학의 매리 맥도컬 박사는 최근 뉴욕에서 열린 미국치과학회학술회의에 제출한 연구보고서에서 부식된 치아의 구멍을 메우는 동시에 구멍안쪽으로부터 치아가 다시 자라나오게 할 수 있는 충전물질을 개발했다고밝혔다. 맥도컬 박사는 환자의 DNA를 이용,시험관에서 치아를 구성하는 모든 세포를만들어 내는데 성공했으며 이를 영양소가 함유된 용액에 섞어 부식된 치아의 구멍에 주입하면 치아의 재생이 가능할 것이라고 말했다. 맥도컬 박사는 이와 비슷한 방법으로 성인에게도 완전히 새로운 치아를 자라나게 할 수 있을 것이라고 밝히고 이 새로운 방법은 현재 시험관 실험을거치고 있는 단계라고 말했다. 맥도컬 박사는 이러한 새로운 기술들이 실제로 임상에 이용되려면 상당한시간이 걸리겠지만 실용화된다면 현재 연간 100억달러에 이르고 있는 치과치료비를 크게 줄일 수 있을 것이라고 말했다.

미 국립보건원(NIH)이 27일 공개한 휴먼게놈프로젝트(HGP)의 결과물은 인간의 31억쌍 염기서열에 대한 1차 초안이다. 한개 세포의 23쌍 염색체에 들어있는 전체 유전정보의 90%에 해당하는 약 28억쌍의 염기서열이 밝혀진 셈이다.구조가 복잡하고 독특한 기능을 하는 염색체의 꼬리 부분(텔로미어)과 겹치는 부분(센트로미어)의 염기서열은 이번발표에서 제외됐다.일부 빈 고리가 있기는 하지만 이번에 발표된 초안이 21세기 생명과학시대의 중대한 원천 정보로서 손색이 없다는 것이 전문가들의견해다. 생명공학연구소 박종훈(朴鍾勳)박사는 “이번 연구결과는 지금까지 부분적으로 공개됐던 염기서열을 연결한 것”이라며 “텔로미어와 센트로미어가 빠져 있지만 이 부분에 포함된 기능유전자는 전체 유전자의 2∼3%에 불과하기때문에 이번에 발표된 초안만으로도 많은 연구를 할 수 있다”고 말했다. 인간의 몸속에 있는 유전물질인 DNA는 31억쌍의 염기서열로 이뤄져 있다.이중 우리 몸을 구성하는 세포들이 제기능을 하도록 하는데 필요한 단백질을만들어내는유전자들은 약 10만개로 추정된다.이번에 발표된 초안에 인간 유전자의 97∼98%가 들어있다는 얘기다. 특히 과학자들은 NIH가 이번에 발표한 염기서열의 정확도가 99.9%에 이른다는 점을 높이 평가하고 있다.1,000개 염기마다 1개의 오차를 허용하는 수준이다. NIH는 1차 HGP 완료를 2003년까지로 잡고 있다. 1차 HGP가 완성됐을 때 비로소 인간을 이루고 있는 기본 유전학적인 단위인 DNA의 구조를 알게 된다.염기의 배열에 대한 정보가 중요한 의미를 갖는 이유는 인간의 외형과 각종 생리현상,질병 등과 관련이 되는 단백질의 생성과정을 알 수 있는 근거가 되기 때문이다. 염기서열은 우리 인간의 몸속에서 각각의 기능을 하는 유전자가 어디에 위치하며,그 역할이 무엇인가를 알 수 있는 근거가 된다.또 이러한 유전자들이각 개인마다 어떻게 다른가를 비교할 수 있다. 이런 가능성을 근거로 과학자들은 포스트게놈 프로젝트를 수행 중이다.각국연구진은 유전자의 기능분석과 함께 인종·체질에 따른 유전적 차이를 나타내는 단일염기변이(SNP)연구에 박차를가하고 있다. 인간유전체기능사업단 유향숙(兪香淑)단장은 “HGP는 염기서열의 규명으로끝나는 것이 아니고 여기에 담겨 있는 유전자들의 기능이 어떤 것인지를 밝히는 2차 HGP,즉 포스트게놈프로젝트가 가속화되는 것을 의미한다”며 “앞으로 10만개의 유전자 기능이 다 밝혀지면 각 유전자의 작용을 알아내 결함을 수정하고 기능을 강화하는 등 다양한 생물공학적 응용이 가능하게 된다”고 말했다. 함혜리기자 lotus@. *특정유전자 조합 ‘디자인 아기' 가능. [워싱턴 최철호특파원] 26일 완성이 선언된 유전자 지도 초안으로 의료연구에 획기적인 이정표가 세워졌지만 뒤따르는 문제점도 호평만큼이나 깊어 보인다. ‘생명공학의 세기’ 저자이자 경제조류재단 연구원인 제레미 리프킨은 “지난 세기에 우리가 인종적,사회적 그리고 남녀 불평등에 대해 싸워왔듯 비슷한 싸움이 다음 세기에 유전자를 중심으로 일어날 것”이라고 예언한다. ◆디자인된 아기/ 먼 미래의 문제일지 모르나 유전자 지도 초안 완성으로 가장 섬뜩하게 다가오는 문제점이다. 인간은 유전적으로 99.9%가 같다.단지 0.1%만 차이가 남으로써 흑과 백,아시아,히스패닉의 구별이 생기며 생김새가 차이난다.이런 차이를 내는 유전정보가 확인되면 이를 다루는 유전정보회사는 특정 유전자를 가진 후손을 가질수 있다고 유혹할 것이고, 부모들도 특별히 선호하는 유전 패턴을 요구하는경우도 발생할 것이다.인종적 특성은 물론이고 키,몸무게 등 신체조건에 이르기까지 부모들이 원하는 ‘마춤 아기’의 탄생이 나타나지 말라는 법이 없는 것이다. 어떤 이는 윤리적으로 이런 일을 할 사람은 없을 것이라 단언하나 장담할수도 없다.유전정보회사들도 이같은 정보 및 기술자료의 판매 등에 유혹받을것이다. ◆개별유전정보 비밀보장 난망/ 유전자 지도의 궁극적 목표중 하나는 모든 개인들의 유전자 신분증(ID)을 만드는 것이다.개개인의 유전정보를 확인,앞으로 나타날 수 있는 유전성 암 등 그에 맞는 유전질병을 치료하는 것이 목표이다. 개인 유전정보는 신상에 관한 개인정보보다 더 중요하다. 그러나 이 정보가 누출되지 말라는 법이없다.결혼상대자끼리 유전정보를확인키로 한다거나 특정 유전형태를 가진 사람을 구분,취업을 제한시키려는의도도 나타나지 말란 법이 없다. ◆유전자 이득쟁탈전/ 가장 먼저 나타날 문제점이다.암호가 해독되어가는 유전 정보를 어느만큼 공개하고 어느 선에서 해독자만 비밀을 유지해야 하는지뚜렷한 구분선이 없다. 칼레라사는 모든 유전정보를 공개하겠다고 했지만 특정 유전특성을 갖는 환자 20명의 유전정보를 특허냈다.또 콘서시엄을 구성한 민간인들도 자신들의특별한 유전정보를 특허내 독점권리를 확보하고 있다. 미 특허국은 유전관련 특허에 대해서는 “엄격히 구분할 수 있는 실질적 특성을 지닌 것”으로 엄격히 제한하고 있지만 이같은 특허는 지난해 다른 기술특허보다도 10배 이상 늘어난 수준이다. 특허는 결국 독점이익을 전제한 것이고 앞으로 치료약 등과 관련된 송사는끊이질 않을 것이다. ◆유전조약의 필요성/ 유전정보 파악의 혜택은 모든 인류에 똑같이 적용돼야한다.국가 경제수준의 차이 때문에 소외되는 국가가 있어서는 안된다.따라서유전정보 초안 완성으로 전망되는 모든 문제에 앞서 시급히 필요한 것은 유전정보와 관련된 국제조약의 필요성이라고 전문가들은 지적한다. hay@

*의미·전망. 다국적 공공컨소시엄인 ‘인간게놈프로젝트(HGP)’와 민간 유전정보회사인셀레라 제노믹스사가 26일 인간게놈 지도의 초안 완성을 발표함으로써 21세기 유전자혁명이 시작됐다. 인간의 특성을 전달하는 유전정보를 담은 ‘유전자 지도’는 종래의 예방·진단·치료의학의 방법을 송두리째 바꿔 인간의 수명을 크게 연장해 줄 것으로 기대된다.그러나 이에 따르는 엄청난 사회적·윤리적 파급효과도 무시할수 없다. ■의미/ 이번 염기서열 해독으로 HGP가 완전히 끝난 것은 아니다.실제 우리몸속에서 이 유전자들이 어떻게 서로 작용해 인간의 생노병사를 조절하는 지를 밝힐 수 있는 기초자료가 만들어진 것에 불과하다.하지만 그 정도로도 의미는 충분하다. 과학자들은 유전자의 염기서열 규명이 궁극적으로 신약개발과 질병치료에일대 혁신을 가져 올 것으로 믿고 있다. 인간게놈의 이해는 새로운 차원의 신약개발을 촉진시키고 암과 심장병 등유전자 관련 질병에 대한 치료법과 진단기술을 한층 발전시킬 것으로 보인다.유전정보를 근거로 한 유전자 치료(질병을 일으키는 결함 유전자를 찾아내세포에서 제거한 뒤 수정유전자를 주입하는 방식)가 보편화되고,모든 질병을 분자수준에서 이해할 수 있게 돼 여러 질병의 진단은 오늘날보다 훨씬 완벽하고 세분화된다. 난치성 유전질병의 완치율이 획기적으로 높아지는 것 이외에 ‘맞춤의약품’의 등장도 기대할 수 있다.인간세포의 노화과정이 밝혀짐으로써 노화 억제법도 등장할 전망이다. ■파급효과 / 인간게놈 지도가 완성됨으로써 제약과 생명공학 산업 뿐아니라공공분야에도 상당한 경제적 파급효과가 예상된다.생명공학에 바탕을 둔 치료제 시장은 현재 6∼7%수준에 불과하지만 유전정보를 토대로 한 신약은 10년동안 제약산업의 대표적인 품목이 될 것으로 전망된다. 인간 유전자 암호를 담은 게놈지도의 완성은 많은 법률적·도덕적 딜레마를 야기할 지도 모른다.지적재산권에 대한 소유권,즉 특허논쟁도 가열될 것이다.특허권에는 엄청난 이익이 따르기 때문에 민간기업들은 유전자 약품과 치료시장을 선점하기 위해 특허경쟁을 벌이고 있다. 산업적 파급효과도 기대해볼 수 있다.생물학과 의학,제약,정보학,정보산업등의 기술이 융합·확대됨으로써 21세기 산업구조 변화의 계기로 작용할 것이 확실시된다. ■연구과제/ 이번 인간게놈 배열작업의 완성이 당장에 의학의 기적으로 이어지지는 않는다.인간 유전자의 완전해독과 재검토에는 앞으로 최소한 2년이더 소요될 것이며,나아가 이들 유전자로 이뤄진 수천종의 단백질을 이해하고기능을 규명해 분류하는 작업까지는 또 얼마의 시간이 걸릴 지 모른다. 연구자들은 앞으로 이 유전자들의 정확한 기능을 밝히는 연구(기능유전체학)와 함께 개인간,인종간,질병간 게놈 정보의 비교를 통해 생체 기능차이의원인을 규명하는 연구(비교유전체학)에 주력하게 된다. 게놈 해독과 관련해 가장 우려스러운 점은 유전자 정보규명이 야기할 엄청난 사회·윤리적 문제에 대처할 수 있는 사회구조가 아직 미흡하다는 것이다.특히 개인 유전정보의 노출로 인한 불이익을 최소화할 수 있도록 사회·윤리적인 논의와 대책을 서둘러 마련해야 한다는 지적이다. 함혜리기자 lotus@. *인간게놈 두 주역. ■셀레라社 크레이그 벤터. [워싱턴 AFP 연합] 셀레라 제노믹스의 크레이그 벤터(53)는 인간게놈 지도연구에 20년 이상을 바쳐온 선구적 유전학자.유전학계의 ‘독불장군’으로불리는 그는 1980년대 초 미 국립보건원(NIH)에서 유전자 염기서열 연구에뛰어들었다. 92년 자신의 아이디어의 중요성을 인정한 의학재정가 월리스 스타인버그의도움으로 게놈연구소(TIGR)를 설립,독자적 연구를 시작했다.해밀턴 스미스와 함께 연구하면서 95년 바이러스성 뇌막염 원인균인 돼지 인플루엔자균의 게놈을 해석했고 지난 3월 과실파리 유전자 지도를 발표한 컨소시엄에서도 중요 역할을 했다. 지난해 셀레라가 30억달러의 공공자금이 투입된 공공부문 컨소시엄인 인간게놈프로젝트(HGP)보다 빨리 인간게놈의 염기서열 분석을 마치겠다고 밝혀과학계를 놀라게 했다.24시간 가동하면 한달에 10억개 이상의 염기를 분석할수 있는 세계 최대의 컴퓨터 설비 덕에 이같은 일이 가능했다. ■HGP 프란시스 콜린스. [워싱턴 AFP 연합] 인간게놈프로젝트(HGP)를 이끄는 프란시스 콜린스는 인간게놈 지도 연구의 엄청난 혜택은 물론 잠재적 위험도 잘 알고 있는 유전자 전문가.원래 화학을 전공했으며 생애 대부분을 공공연구에 바쳐 낭포성 섬유증,신경섬유종,헌팅턴병 등 많은 질병과 관련된 유전자를 규명하는데 기여했다. 16살 때 화학자가 되기로 결심,예일대에서 화학박사,노스 캐롤라이나대에서 의학박사가 되기 위한 공부를 하며 연구자의 길로 들어섰다.예일대에서 생화학자로서 첫 연구를 하면서 생명의 열쇄인 DNA를 처음 접한 후 DNA 연구가 인류의 삶을 향상시킬 수 있다고 확신,유전학 공부를 위해 1984년 미시건대에 진학했다.1993년 미 국립보건원(NIH)에 합류해 인간게놈에 대한 300만달러 규모의 연구를 이끌었다.무신론자에서 독실한 종교인으로 변신한 그는 유전학의 윤리적 위험성,특히 유전공학을 통한 유전형질 개선에 대한 경고도잊지 않는다. *HGP·셀레라 자존심 건 싸움 2년. [워싱턴 AFP 연합] ‘생명의 신비’를 밝힌 첫 주인공 자리를 놓고 2년간자존심을 건 싸움을 벌인 인간게놈프로젝트(HGP)와 셀레라.인간게놈 지도가당초 예상보다 훨씬 빨리 발표될 수 있었던 것은 이 둘간의 치열한 경쟁이큰 몫을 한 때문이다.이들의 경쟁과 대립은 연구 결과를 무료로 공개하도록설립된 18개국 공동컨소시엄 HGP와 연구 결과를 이용해 이익을 창출하려는민간기업 셀레라라는 두 기관의 설립 목적을 볼 때 어쩌면 당연한 것이다.HGP와 셀레라가 26일 그동안의 연구 결과를 공동발표,양자간의 경쟁이 일시적으로 멈추기는 했지만 이들의 경쟁은 앞으로 더욱 불을 튀길 것이 분명하다. 인간게놈 지도 완성은 23쌍의 염색체에 들어 있는 3만∼15만개의 유전자를찾아내는 어려운 연구의 토대를 마련한 것에 불과하다.과학자들은 이 연구가 약품 제조와 질병 치료에 혁명을 가져올 것으로 기대한다.유전자 염기서열을 알면 질병 원인과 예방법을 쉽게 알아낼 수 있기 때문이다.결국 인간게놈 지도의 완성은 이제 오랜 연구의 시작에 불과하다는 것이다. HGP와 셀레라의 발표는 각각 장단점을 안고 있다.HGP는 게놈 암호의 90%가 담겨 있는 거의 완성된 DNA 지도를발표했다.반면 셀레라의 연구 결과는 염기쌍이 1∼2%정도 분산돼 있기는 하지만 HGP보다 좀더 진전된 것으로 평가받고 있다.

“세계 최고 수준의 생체조직 재생기술을 개발해 생명공학분야의 선두 주자가 되겠습니다” 21일 중소기업청에서 개최한 ‘제2회 교수·연구원 창업경연대회’에서 우수상을 받은 바이오벤처 ‘리젠바이오텍’의 배은희(裵恩姬·40) 대표는 한국과학기술연구원(KIST)의 ‘실험실 창업’의 산 증인으로 불린다.지난 5년간 키토산을 이용,세포배양용 기질을 연구하던 중 효과적인 조직재생물질 개발에 성공하면서 이를 상용화하려고 올 4월 창업했다. “조직재생기술은 세포배양,유전공학,생체기능성물질 개발 등 다양한 연구가 함께 이뤄져야 하는데,관련 KIST 연구원들과 타대학 의·치대 교수들이의기투합,자연스럽게 창업으로 이어졌습니다” 배 대표가 세포배양용 키토산을 이용해 개발한 제품은 인공치아를 둘러싼인대(막)와 상처를 빨리 아물게 하는 조직재생 촉진제 등이다.키토산을 첨가한 인공인대는 자연인대처럼 강한 충격도 흡수할 수 있다.상처치료 촉진제는빠른 시간내에 세포조직을 재생시킬 수 있어 특허출원한 상태다. 앞으로 휴먼 게놈 프로젝트가완성되면 이 프로젝트에 세포배양기술을 결합시켜 완전한 인공조직을 만든다는 계획도 세웠다. 배 대표는 “게놈 프로젝트와 조직재생기술이 접목되면 연골이나 인공피부등도 완전하게 재생시킬 수 있다”고 자신했다.이어 “바이오벤처의 기술은상품화되기 어렵다는 지적이 많았다”면서 “값싼 원료의 키토산과 첨단 기술들을 결합해 다양한 유전공학 제품들을 개발해 나갈 것”이라고 말했다. 김미경기자 chaplin7@

열 여섯 살 할머니 수지 양.얼굴과 몸은 할머니인데 나이는 진짜 열 여섯살 소녀인 수지는 조로증 환자이다. 멕시코에 사는 이 수지라는 소녀는 두 살 때부터 몸에 반점이 생기기 시작해여섯 살엔 관절염이 왔다. 열한 살에 생리를 시작해 단 하루만에 끝났다.그리고 현재 신체 나이는 일흔 살이다. 한편 미국에 사는 진저라는 사십대 여성은 갑자기 할머니가 됐다고 한다.삼십대까지는 지극히 정상적으로 살았는데 사십대에 갑자기 워너 증후군이 와서 눈에 백내장이 생기는가 하면 골다공증이 시작돼서 몇 걸음만 걸어도 통증을 느낄 정도라고 한다.그리고 그녀의 담당의에 의하면 뼈나 피부,체내지방의 변화가 칠,팔십 세의 노인과 똑같다고 한다. 이처럼 일찍 늙는 병을 조로증이라 한다.물론 드물다.조로증(프로제리아)이생기는 이유는 세포의 염색체 이상으로 본다. 한 가지 증거로 나이가 듦에 따라 세포는 분열을 계속하는데 세포의 염색체의 끝,즉 말단소립(텔로메라제)이 짧아져 가는데,수지양의 경우 말단소립의길이가 70세 노인의 것만큼 짧아져 있다는것이 밝혀졌다.마치 산지 얼마 안된 새 연필임에도 불구하고 오래 쓴 몽당연필처럼 짧아진 것이다.즉,유전적으로 세포분화능력이 감소하여 세포가 얼마 살지 못하는 것이다.다른 말로바꾸어 말하면 노화유전자가 매우 강렬하게 작동하는 것이다. 조로증엔 두 가지 형태가 있다.첫째는 수지양 처럼 어려서부터 조로가 오는것으로 허친슨-길포드 증후군이라 부르고, 둘째는 앞에 예로 든 진저라는 여성과 같이 20∼30세쯤 조로가 나타나는 경우로 워너증후군이라 한다.워너 조로증은 20세에 흰머리,25세에 백내장,30∼40세쯤 완전 노인의 모습이 되어골다공증,동맥경화,성적 기능저하,당뇨병,간 위축 등이 온다. 조로증 환자의 평균 수명은 7세에서 27세로 평균 14세 정도이다.수지양의 나이가 열 여섯이니까 조로증 환자의 평균수명을 넘기고 있다.워너 증후군의경우에도 50세를 넘기기가 힘들다. 조로증에 관한 자세한 내용은 아직도 모르는 것이 많다. 치료법 역시 모른다. 그러나 조로증을 연구함으로써 인간의 노화에 대한 여러 비밀을 알아내고 있다. 한림대의대부속 한강성심병원·내과학

최근 병원을 찾아 배뇨곤란이나 요실금을 호소하는 노인 환자가 부쩍 늘고있다.학계에서는 집에 거주하는 노인의 약 15∼30%,급성 질환을 앓고있는 노인의 약 3분의1 가량이 요실금을 갖고있는 것으로 보고있다.원하지 않는 시간과 장소에서 본의아니게 소변이 나오거나 새는 배뇨이상인 요실금. 노인들은 대부분 요실금을 정상적인 노화과정으로 인식한채 수치스럽게 여겨감추거나 참고 지내지만 생활에 큰 어려움을 겪는 게 사실이다. 대한배뇨장애및 요실금학회(회장 박원희 인하대 성남병원 비뇨기과교수)는지난 12일부터 30일까지 제3회 요실금 국민대회 주간을 맞아 전국 50개 대학병원과 종합병원에서 ‘새로운 삶의 시작-노인성 요실금의 극복’을 주제로시민공개강좌를 개최하고 있다.요실금 국민대회 주간을 맞아 노인성 요실금에 대해 알아본다. ◆원인방광의 노화나 뇌신경질환,남성의 전립선비대증,여성의 분만및 폐경,질환과약물이 가장 크고 이밖에 혼수상태나 위축성 요도염,질염,심한 변비 등 일시적 원인에 의해서도 발생한다.나이가 들면서 방광근육세포 사이에 불필요한물질이 증가,방광이 일찍 수축하게 돼 발생하는 경우가 많다.또 중풍 치매뇌종양 파킨슨씨병이 있을 경우 방광이 안정되게 팽창할 수 있도록 조절하는뇌의 기능에 이상이 생겨 소량의 소변이 방광에 차더라도 뇌의 방광수축방지 조절이 안돼 생긴다.특히 남성의 경우 방광 입구의 전립선이 커지면서 소변배출 통로를 점차 막으면 방광이 불안정해진다.여성의 경우 요도주변의 골반근육이 자녀분만 등으로 약해져 발생하며 폐경기가 지나 여성호르몬 저하로 요도가 얇아지면서 생겨난다.노년이 되면서 증가하는 질병과 약물의 사용은 물론 체력저하도 요실금의 원인.당뇨병도 요량을 늘리고 점차 방광의 감각을 둔화시키므로 발생원인이다. ◆치료소변이 자주 마렵고 참지 못하며 소변을 보려고 화장실에 가기전 이미 솟옷을 적시는 증상을 보이는 ‘과활동성방광’의 경우 배뇨시간이나 체액배설을조정하거나 약물을 사용하여 좋은 효과를 볼수 있다.보조요법으로 전기자극패드나 특수 의류착용도 권장된다.또 복압성 요실금은 골반근육이 노화되어골반근육운동으로 큰 효과를 볼 수는 없지만 어느정도 성과는 있다. 전기자극및 바이오피드백 치료나 약물요법을 사용하기도 하지만 원칙적으로 물리치료나 수술을 해야한다.현재까지 약물투여로는 완전한 요실금의 소실을 기대하기 어렵다.최근엔 복강경 수술이나 국소마취후 간편한 수술법도 개발돼 있다.환자가 아주 고령이거나 수술을 원치않을때는 콜라겐이라는 물질을 요도에 주사하기도 한다.또 전립선비대증으로 방광출구가 막힐때는 약물요법이비교적 잘 듣지만 증상이 심하거나 약물에 잘 듣지 않는 경우는 전립선절제술을 시행해야 한다.최근 레이저를 이용한 시술도 병행한다. ◆예방전문가들은 올바른 배뇨습관과 함께 알콜음료,커피,탄산음료,카페인 함유제품,매운 음식 등 방광을 자극하는 음식을 피할 것을 지적한다.우선 시간에따라 배뇨를 하면 요실금을 줄일 수 있다.가령 4시간 이상 소변을 참았을때요실금이 생긴다면 3시간 이상 소변을 참지않도록 한다.또 이중배뇨를 하는방법으로 배뇨후 다시 배뇨를 해 남아있는 잔뇨를 다 배출하는 것도방법이다.이밖에 여성호르몬인 에스트로겐을 투여하면 어느정도 예방할 수 있고 변비가 심해도 장내에 가스가 차 방광을 자극하므로 변비치료를 우선해야 한다.또 흡연도 기침을 유발해 방광을 자극하므로 금연이 필요하다. 김성호기자 kimus@

21세기 초반의 아침 7시. 감미로운 음악이 경쾌하게 바뀌고 점점 조명이 밝아지면서 K씨는 깊은 잠에서 깨어 즐거운 하루를 시작한다.음악은 깊은 잠을자도록 도와주기도 하지만,자연스럽게 잠에서 깨주기도 한다.조금 더 자고싶기도 하지만,음악이 점점 시끄러워지고 조명이 밝아질 것이다.침대가 요동칠 것이고,그래도 안되면 병원에 자동으로 연락할 것이다.K씨는 그런 일이벌어지기 전에 일어나기로 한다. 샤워를 하고 거실의 소파에 앉으니 벽에 걸린 대형 화면에 L이 나타나서 조간 신문 중 K씨의 관심사들을 읽어 준다.L은 K씨의 친구이자 비서이며 가정부 겸 운전사인 인조인간,즉 ‘인간기능시스템’이다. 보고,듣고,생각하고,행동하는 기능을 보유한 L은 여러 개의 몸체를 갖고 있으나 하나의 통합된 인공두뇌로부터 지시를 받는다. 부엌에서 아침 식사를 준비하고 있는 것도 인공가정부 기능을 수행 중인 또다른 L이다. 집을 나서서 대기하던 자가용차에 타자,인공 운전사(역시 L)가 교통상황을파악해 오늘의 첫 목적지로 최단시간에 도착한다.L은 운전 중에도 오늘의 할일을 보고하고,업무에 대한 제안을 한다. 사무실에도 일하는 사람은 많지 않다.모두 L과 같은 종류의 인간기능시스템을 비서로 가지고 있기 때문이다.사실 사무실로 출근하지 않고 집에서만 일할 수도 있지만,동료와 가끔 얼굴을 마주하는 것이 좋아서 대부분 하루에 2시간 정도 사무실에서 일한다. K씨는 동료 M과 보다 향상된 성능의 인간기능시스템 개발에 대해 토의한다. M은 뇌과학기술이 인류사회의 발전을 가져온다는 ‘신념’을 가지고 있다.원래 청각시스템에 이상이 있어 듣지 못했으나 청각칩을 이식받아 일상 생활은물론 업무에 어려움이 없다.또 다른 동료 N은 시각 장애인이었으나 망막칩을이식받았다. 망막칩의 성능이 떨어져서 작은 글씨는 읽지 못하지만,일상 생활에 큰 어려움이 없다.신문은 물론 모든 문서가 전자화되어 인공비서가 읽어준다. 가끔 종이에 쓰여진 아주 오래된 책을 보아야할 때가 있으나, 이것역시 필요하면 번역까지 해서 인공비서가 읽어준다.인공 망막칩,청각칩 및인공수족의 발전으로 장애인이 없는 사회가 됐다. 번잡한 도시를 피해 고향에 내려가 계신 부모님에게 전화를 했다.부모님은연세가 많아 행동이 부자유스럽지만,인공 가정부,간호사 겸 말벗과 함께 행복하게 사신다.미국에 있는 아내,아들,딸과도 전화한다.옛날에는 말만 통화할 수 있었다고 하지만 요즘은 서로 볼 수 있을 뿐아니라,특수 장갑과 장화,전용 옷을 입으면 가상공간에서 가족들을 만날 수도 있다.L는 가끔 아내와춤을 추거나 아들과 농구를 하기도 한다.딸은 아직 어려서,엄마가 출근한 사이에 인공 가정교사 겸 보모가 돌봐준다.인공가정교사로부터 아이의 하루 일과 중 특이사항을 보고 받고,내일의 교육 방향에 대해 토의도 한다. 이러한 21세기 사회를 가능하게 하는 인간기능시스템의 구현을 위해서는 인간의 뇌 정보처리 메커니즘에 대한 연구가 필수적이다.인간의 두뇌는 약 180억개의 신경세포와 이들을 상호 연결하는 약 100조개의 시냅스(synapse·신경세포의 자극전달부)로 구성된다.이들의 복합적인 작용이 인간의 두뇌기능을 이루게 되나,뇌의 세부적인 구조와 기능에 대해서는아직 아는 것이 많지않다. 그러나,조금 아는 것을 이용하더라도 기존의 기법에 비해 훨씬 우수한인간기능을 구현할 수 있다. 20세기 중반에 비해 후반기 50년간 인간 두뇌의구조와 기능에 대한 이해가 급격히 높아졌으며 앞으로 더욱 가속될 것이다. 뇌정보처리 메커니즘을 모방하는 인간기능시스템의 급격한 발전이 예측된다. 인간은 5종류의 감각(시각·청각·후각·미각·감각)으로부터 정보를 받아들인다.이중 시각과 청각을 통해 대부분의 정보를 얻기 때문에 인간 뇌의 4대 기능을 시각,청각,추론 및 행동으로 분류한다.공자는 “예의가 아니면 보지 말고,듣지 말고,말하지 말고,행동하지 말라”고 했는 데 여기서 ‘말’은단순한 음파가 아닌 사람의 생각까지를 포괄하므로,결국 앞의 4대 기능과 일치한다.인간기능시스템도 위의 4가지 기능을 가져야 하는데 이는 바로 인간이 제일 잘하지만 현재의 컴퓨터가 잘 하지 못하는 기능으로,인간의 뇌에 대한 이해를 통해서만 발전할 수 있다. 뇌는 ‘인간을 인간이게 하는 것’이라고 한다.인간의 두뇌는 주위 환경과반응하며 지속적인 학습을 통해 지능을 구현한다.컴퓨터의 경우 사용자가 미리 프로그램한 내용만을 처리할 수 있는 반면 인간의 두뇌는 새로운 문제에부딪치더라도 과거의 경험을 확장하는 유추 과정을 거쳐 적절한 대응을 하게된다. 어린아이는 걷지도 못하지만,스스로 여러 번의 시행착오를 거쳐 걷는방법을 배우게 된다.한 쪽 발이 갑자기 아파도,몸무게가 늘거나 줄어도 걷기위해 특별히 프로그램을 갱신하지 않는다. 이는 인간의 두뇌가 법칙이 아닌학습과 유추에 기반하기 때문이다. 인간 두뇌의 또 다른 특징은 한 개의 중앙처리장치(CPU)에 의해 제어되지않고,많은 수의 신경세포가 복합적으로 작용하는 분산시스템이란 것이다.따라서,인간 뇌의 신경세포는 계속 죽어가지만,인간의 기능이 크게 후퇴하지않게 된다.기존 컴퓨터처럼 중앙처리장치와 기억을 전담하는 메모리가 따로있는 것이 아니고,계산과 기억이 복합적으로 구성된다.이러한 뇌 기능의 특수성에 바탕해 새로운 형태의 계산구조인 신경회로망 모델이 개발됐다. 생명에 대한 이해와 정보전자 기술의 양대 축으로 21세기 과학기술은 발전하게 되고,이것이 산업혁명과 컴퓨터 혁명에 이은 ‘제 3의 혁명’,즉 뇌정보처리 혁명을 이룩하게 된다.그러나,21세기를 주도할 뇌정보처리에 기반한인간기능시스템을 로봇과 동일하게 봐서는 안된다.‘로봇’은 ‘명령에 따라일하는 자’일 뿐이다. 21세기 뇌정보처리 혁명은 멈출 수 없는 필연이다.인간기능시스템의 지원을받으며 인간답게 사는 사회.이것이 바람직한 21세기의 인류사회이다. ‘기계에게 지능을,인간에게 자유를!’. 이수영 한국과학기술원 전자전산학과 교수. ■필자 약력. ▲47세 ▲서울대 전자공학과 학사·한국과학기술원(KAIST) 석사 ▲미국 뉴욕공과대학 박사 ▲뇌과학연구센터 소장 겸 중점국가연구개발사업 뇌과학연구개발사업단장 ▲아·태 신경회로망협의회 차기회장 ▲한국과학기술원 전자전산학과 교수(sylee@ee.kaist.ac.kr). *각국 뇌연구 동향. 뇌는 생존에 필수적인 심장박동에서부터 창조적 사고까지 인간의 모든 활동을 제어한다.이같은 뇌의 기능을 이해하고 과학적으로 응용하기 위한 연구가활발하다. 뇌에 관한 연구는 치매 등 각종 뇌질환을 극복하는 데 필수적이며 사람의두뇌와 유사한 지능형 시스템의 개발 등 미래산업분야에 무한한 이용가능성을 가지고 있지만 많은 시간과 비용을 요구하는 분야다.때문에 대부분 선진국들은 이 미지의 영역을 정복하기 위해 국가적인 노력을 기울이고 있다. 미국은 부시대통령 재임 당시 의회에서 1990년대를 ‘뇌의 10년’으로 선포했고 국립보건원(NIH)에서 지속적으로 ‘인간두뇌과제’를 지원하고 있다.일본은 21세기를 ‘뇌의 세기’로 구현하기 위해 과학기술청과 통상산업성이연구비를 집중 투자하고 있다.OECD(경제협력개발기구) 거대과학 포럼은 신경정보학 연구의 촉진과 범국가적 공동연구의 필요성을 제안,지난해 1월 신경정보학 소위원회가 개최되기도 했다. 우리나라는 98년 ‘뇌연구촉진법’이 제정돼 뇌연구를 위한 기반이 조성됐다.10년 계획으로 과학기술부를 주축으로 복지부,산자부,정통부 및 교육부의5개 부처가 협력해 뇌연구개발사업을 하고 있다. 지난해에는 ‘뇌연구촉진기본계획’을 수립,오는 2007년까지 뇌이해 및 뇌정보처리 응용기술과 대표적뇌질환인 치매의 치료제를 개발한다는 목표를 세웠다. 뇌연구는 먼저 신경생물학과 인지과학적 연구를 통해 뇌의 구조와 기능을이해하는 데서 출발한다.이를 바탕으로 시청각 추론 행동 등 인간의 지적기능을 인공적으로 구현한 지능시스템을 개발한다.지난해 미국서 개발된 인간의 뇌신경망을 모방한 컴퓨터 알고리즘,청각신경과 직접 연결되는 인공 귀의언어인식능력, 큰 글씨와 물체를 식별할 수 있는 인공 눈 등이 뇌 정보처리연구의 산물이다.뇌세포의 생성과 사멸에 대한 연구를 통해 치매 등 뇌·신경질환의 예방기술과 치료제,전자회로와 신경세포를 연결하는 신경칩 기술개발도 가능하다. 우리나라의 뇌연구는 뇌정보처리 분야와 뇌의약학 분야로 나눠 추진된다.뇌정보처리는 한국과학기술원(KAIST) ‘뇌과학연구센터’(braintech.kaist.ac. kr)가,뇌의약학은 국립보건원 ‘뇌의약학연구센터’가 체계적이고 집중적인연구를 하고 있다. 함혜리기자 lotus@

[더램(미 노스캐롤라이나주) 함혜리기자] 생물의학(Biomedical) 분야에서세계 최고의 연구수준과 인프라를 자랑하는 미 국립보건원(NIH) 산하 25개연구소 소속의 과학자들은 2만여명.이 중 한국인 과학자는 20명 정도다.각자 자신의 연구분야에서 전문성을 인정받고 있지만 특히 30∼40대의 젊은 과학자들이 최근 두드러진 연구성과를 올리고 있다. 미 국립암연구소(NCI)의 김성진 박사(46)는 암게놈해부프로젝트(CGAP)에 참여하고 있다.CGAP란 정상세포가 암세포로 변화해 가는 과정에서 축척되는 유전적인 변화에 대한 정보를 산출,궁극적으로는 암의 예방과 치료법을 찾아내는 계획이다. NIH에서 연구 중인 한국인 과학자모임의 차기 회장이기도 한 김 박사는 “새로운 기술과 기존 기술을 접목,암세포에서 유전자 돌연변이가 일어나는 메커니즘 연구에 집중하고 있다”고 자신의 연구내용을 소개했다. 김 박사팀은 지금까지 연구를 통해 세포의 형질전환을 촉진하는 ‘TGF-베타’라는 인자가 암세포 성장 억제 유전자의 수용체로 작용한다는 사실을 알아냈다.그는 “TGF-베타의 세포내 신호전달 과정이 암화(癌化)에 미치는 영향을 좀더 자세히 연구할 계획”이라며 “앞으로 종양이 암으로 전개되는 메커니즘을 규명해 암의 초기 진단이 가능하도록 하겠다”고 말했다. 국립정신의학연구소(NIMH)의 뇌신경기능 연구책임자인 진혜민 박사(47)는인체의 가장 중요한 기관인 뇌의 신경세포에 관여하는 유전자를 연구한다.기능유전체학 연구의 일환으로 98년 10월 시작된 뇌신경 분자해부프로젝트(BMAP)가 그의 책임 아래 진행되고 있다. 진 박사는 “BMAP는 뇌신경과 관련되는 유전자를 찾아내고 그 기능을 알아내는 것”이라며 “지금까지 도출된 게놈 정보에서 뇌신경과 관련된 유전자4만여개를 분리해 냈으며,이 가운데는 지금까지 밝혀지지 않았던 새로운 유전자 1,000개도 포함돼 있다”고 말했다. 진 박사는 “뇌신경 유전자의 연구는 치매,파킨슨씨병,척추신경질환 등 3대신경질환을 극복하는 유일한 방법”이라고 강조했다. 국립환경보건과학연구소(NIEHS)의 백승준 박사(35)는 최근 아스피린의 항암기능을 연구하는과정에서 아스피린에 의해 유도되는 새로운 단백질을 발견했고,그 단백질이 항암효과가 있다는 것을 동물실험을 통하여 밝혀내는 개가를 올렸다.그의 연구결과는 곧 세계적인 과학전문지 ‘네이처’를 통해 발표될 예정이다. NIEHS의 구자석 박사(42·생화학)는 분자생물학과 병리생물학을 접목시켜미국내 사망률 4위인 천식 및 만성 기관지염의 원인규명에 몰두하고 있다.직접적인 사망원인이 되는 호흡기의 점막 생성 메커니즘을 분자수준에서 밝히는 것이 그의 주요 관심사다. NIH는 지금까지 100명에 가까운 노벨상 수상자를 배출했다.이서구 박사(세포신호전달),차정주 박사(대체의학),최건 박사(생리독성연구),박명희 박사(구강암) 등 1세대 과학자들의 뒤를 이어 NIH에서 연구에 정진하는 이들 가운데 미래의 노벨상 수상자가 나올 지 모른다. lotus@. *우리 현실과 연구방향. 미국 국립보건원을 주축으로 한 휴먼게놈프로젝트의 초안 완성이 다음달 15일로 다가오면서 후발주자인 우리나라의 휴먼게놈 연구방향에 관심이 쏠리고있다. 유전학의 발전과 더불어 5,000여개에 이르는 유전병의 원인이 염색체상의유전자 이상에서 온다는 사실이 밝혀졌으나 원인을 알고 있는 종류는 극소수에 불과하다.미국 영국 등에서는 80년대 중반부터 모든 유전병 또는 난치성질환의 정복을 위한 첫 단계인 인간게놈 연구계획이 발의돼 기술적인 발전을거듭하면서 오늘에 이르고 있다. 우리나라의 경우 이보다 10년 늦게 휴먼게놈 연구에 관심을 갖기 시작했다. 96년부터 미래원천기술 개발사업을 통해 체계적인 연구개발투자가 이뤄지기시작했지만 본격적인 투자는 99년말 과기부가 주관하는 21세기 프론티어사업의 시범사업으로 ‘게놈기능분석을 이용한 신유전자기술 개발사업’이 채택되면서부터로 봐야 한다.과기부는 이 사업에 앞으로 10년간 최소 1,300억원의 투자를 계획하고 있다.99년에는 산업자원부 지원아래 기능유전체 연구기술의 하나인 DNA칩 기술개발도 10개년 계획으로 출발했다. 전문가들은 후발주자인 한국은 위암·간암·자궁경부암 등 한국인에게 많이 나타나는 난치성 질환에 대한 연구에 집중하고,특히 한국인 유전체를 대상으로 SNP(단일염기변이)를 발굴해 독자적인 유전정보를 확보해야 한다고 지적한다. 생명공학연구소 유전체사업단 박종훈(朴鍾勳) 박사는 “연구비나 연구인력의 규모로만 우리나라는 미국의 100분의 1 수준”이라며 “인간 유전체의 구조분석에 매달리기에는 경쟁력이 없기 때문에 우리나라 실정에 맞는 분야를도출해 집중 투자해야 한정된 자원에서 좋은 연구결과를 얻을 수 있다”고덧붙였다. 미 국립정신의학연구소 진혜민 박사도 같은 의견이다.진 박사는 “인간게놈의 서열분석에 나서는 것보다는 미국이 밝혀 놓은 게놈정보를 응용해 신약개발이나 단백질 기능 규명 등 실익을 거둘 수 있는 분야에 연구역량을 집중해야 한다”고 말했다. 하지만 문제는 우리에게는 기능유전체 연구에 필요한 인프라가 거의 없다는 것이다.분자생물학은 어느 정도 맨파워가 있다고 해도 기능유전체 연구에필수적인 바이오인포매틱스(생물정보학) 전문가가 전무한 실정이다. 늦은 감이 있지만 전문인력과 장비 등 인프라 확보를 위한 초기의 집중적인투자가절실히 요구된다. 함혜리기자

[더램(미 노스캐롤라이나주) 함혜리기자] 인간게놈이 완전 해독된다고 해서 불로장생의 꿈이 곧 바로 실현되지 않는다는 것을 과학자들은 잘 알고 있다. 각 유전자의 정확한 기능과 위치를 알아야만 유전자 정보를 질병의 치료와예방,신약개발 등에 응용할 수 있기 때문이다. 조각그림 맞추기 퍼즐에 비유한다면 현 단계는 인간이라는 그림을 짜맞출유전자라는 이름의 그림 조각들이 하나하나 확인된 상태다.앞으로 이 조각들에게 제 자리를 찾아주고 각각 어떤 기능을 하는 지 알아내야 하는 작업이남아있는 것이다. 미국 등 선진국의 연구주체들은 휴먼게놈 규명작업 완료의 후속 연구,즉 포스트 게놈프로젝트를 발빠르게 추진하고 있다. 미 국립보건원(NIH) 산하 국립휴먼게놈연구소의 제인 피터슨 박사는 “휴먼게놈프로젝트는 끝이 아닌 시작에 불과하다”며 “유전자의 기능을 규명하고유전정보를 통해 만들어지는 단백질의 구조를 밝혀 실제 질병의 치료와 예방에 응용하기 위한 연구를 게놈프로젝트와 함께 추진하고 있다”고 했다. 피터슨 박사는 “포스트게놈 연구는 염기서열 정보를 바탕으로 한 유전자의기능연구와 생물체의 유전자에 대한 비교연구,단백질의 구조를 밝히는 연구,바이오칩 등 각종 기술개발을 중심으로 진행되고 있다”며 “지금까지 해온염기서열 분석작업보다 훨씬 많은 노력과 예산이 필요할 것”이라고 덧붙였다. 포스트게놈 연구는 지금까지의 각 유전자가 인체 내에서 어떤 기능을 수행하는 지를 밝혀내는 기능유전체학과 개인간,인종간,생물간 게놈정보 비교를통해 생체기능의 차이가 어떻게 일어나는 지를 규명하는 비교유전체학이 양축을 이루고 있다. 10만개로 추정되는 인간유전자 가운데 지금까지 기능이 밝혀진 것은 9,000여개 밖에 안된다.나머지 9만여개 유전자의 기능을 밝히는 작업이 기능유전체학이다.단백질의 구조와 기능을 찾아내는 프로테옴 연구는 기능유전체학의큰 줄기에 해당한다. 비교유전체학은 개인간 유전편차를 결정하는 단일염기변이(SNP·single nucleotide polymorphism)를 발견하는 작업에 초점이 맞춰지고 있다. SNP란 인간유전자에서 1,000개의 염기마다 1개 꼴로 나타나는 개인의 편차를 가리킨다.사람의 경우 염기쌍이 30만개이기 때문에 적어도 100만개의 변이를 갖는다.사람마다 머리색깔,피부,키,눈색깔 등이 다르고 같은 약을 사용해도 사람마다 반응이 제각각 다르게 나타나는 것도 모두 SNP 때문이다. 하나의 유전자 변이가 치명적인 유전병을 일으키기도 하지만 95%는 유전적근접성을 알려주는 지표역할을 한다. SNP연구에 주력하고 있는 곳은 NIH 산하 국립환경보건과학연구소(NIEHS·노스캐롤라이나주 더램 소재).이곳의 분자 발암(發癌)학 연구소 제임스 셀커크박사는 “SNP의 차이가 모두 질병의 원인으로 작용하는 것은 아니지만 정상인과 환자의 염기차이를 분석하다보면 질병과 관련된 SNP를 구분해 질병의예방과 치료로 연결시킬 수 있다”고 말했다. NIEHS 연구팀은 1차적으로 백인·흑인·동양인이 골고루 섞인 정상인 90명을 모집단으로 DNA 샘플에서 SNP를 찾아내는 작업을 1년6개월째 계속해 왔다.앞으로는 당뇨병 등 질환을 가진 환자들의 DNA 가운데 SNP를 찾아내 비교하는 작업을 시도할 계획이다. 셀커크 박사는 “2∼3개월 뒤 정상인 90명의 샘플링 작업이 끝나는대로 확보된 ‘표준’ SNP를 인터넷 홈페이지에 공개,전 세계의 의사와 과학자들이웹사이트를 통해 연구에 참여할 수 있게 할 계획”이라고 말했다. 이렇게 되면 국가,인종,성별,질병별로 다양한 샘플수집이 가능해진다.샘플이 많으면 많을수록 질병 등 특이한 유전적 차이를 발현시키는 SNP를 찾아내는 작업은 한층 수월해진다.개인의 체질에 따라 다르게 만들어지는 ‘맞춤의약품’이 실현될 날이 점점 가까워지고 있는 것이다. *美 '포스트게놈' 프로젝트. 의학 및 생명공학의 새로운 지평을 열 휴먼게놈프로젝트(HGP)를 이끄는 NIH는 HGP 3차 5개년계획(1998∼2003년)에 유전자 및 단백질의 기능연구 등을포함시켰다.난치병 치료,신약개발 등 유전정보의 보다 효율적인 이용을 앞당기려는 의도에서다.NIH가 추진 중인 포스트게놈 프로젝트들을 소개한다. ■암게놈해부프로젝트(CGAP·Cancer Genome Anatomy Project)국립암연구소(NCI)가 주도적으로 추진 중인 CGAP는 인간의 정상조직,암전단계 조직,암 조직에 대한 유전자 성질을 규명하고 유전자 수준에서 암 연구를 하기 위한 정보와 기술을 확립해 수요자에게 제공하는 것을 목표로 한다. 리네트 그라우스 박사는 “암 환자들로부터 염색체 변이와 관련 유전자를도출,각종 암에 적용할 수 있는 공통 암 유전자를 규명하는 것이 1차 목표”라며 “현재 어느 정도 암과 관련되는 1만개 정도의 유전자 변이를 확인했다”고 말했다.미국인이 가장 많이 앓고 있는 전립선암을 비롯해 난소암 유방암 간암 대장암 등 5개 암을 대상으로 연구 중이다. ■환경게놈프로젝트(EGP·Environmental Genome Project) 국립 환경보건과학연구소가 추진 중인 연구다.암 등 난치병을 포함한 모든 질병은 선천적인 유전자의 이상에서 비롯되지만 식습관,환경,약물,화학물질 등 환경적 요인이추가로 작용하면서 유전자 변이를 촉발시켜 질병에 걸리는 경우가 대부분이다.환경적 요인에 노출됐을 경우 기능의 변이를 일으키는 개인의 유전자 변이들을 찾아내고,유전자와 환경적 요인의 상호관계를 찾아내 전염성 질환의치료에 적용하는 것이 목표다.환경에 민감하게 반응하는 염기의 변이들을 찾아내는 방식으로 수행하고 있다. ■프로테옴(Proteom)프로젝트 유전자의 염기서열을 규명하듯 단백질의 아미노산 서열과 3차원적 구조를 밝혀내 세포에서 일어나는 모든 생명현상을 이해하기 위한 단백체학(프로테오믹스)을 주로 연구한다. 프로테옴 프로젝트가 중요한 것은 혈당을 조절하는 인슐린,적혈구에서 산소를 운반하는 주체인 헤모글로빈 등 인체의 온갖 생리현상을 조절하는 주역이단백질이기 때문이다.변수가 헤아릴 수 없이 많지만 신약개발과 직결되기때문에 셀레라 제노믹스에서도 단백질 구조및 기능연구에 막대한 예산을 설정해 놓고 있다. *美·英등 9개 제약사·5개 硏 'SNP 컨소시엄' 1년. 미국의 화이자와 브리스톨-마이어,영국의 글락소웰컴,독일의 바이엘과 훽스트,스위스 노바티스 등 9개 거대 제약회사들과 공익사업 지원재단인 웰컴트러스트,스탠포드 휴먼게놈연구소 등 5개 연구소들은 지난해 4월 ‘SNP 컨소시엄’을 결성했다. 평소 경쟁관계에 있는 세계적 대형 제약회사들이 이처럼 의기투합한 것은 SNP 규명을 한시라도 앞당기기 위해서다.SNP는 신약개발의 핵심이자 꿈에 그리던 ‘맞춤 의약품’ 시대를 여는 열쇠다. SNP컨소시엄의 기업군에는 제약회사들 외에 IBM과 모토로라도 참여하고 있다.이들 컴퓨터·정보통신 회사들은 당장의 이익보다는 장기적인 투자전략차원에서 컨소시엄에 참여했다.정보통신기술(IT)과 생명공학기술(BT)의 결합이 21세기 지식정보사회의 거스를 수 없는 대세임을 시사하는 대목이다.SNP컨소시엄의 기업군과 웰컴트러스트는 약 15억달러를 조성,컨소시엄의 연구소들이 SNP를 개발하도록 2년간 연구자금을 지원해 주고 있다. 미국 노스캐롤라이나주 더램에 위치한 복합연구단지 ‘리서치 트라이앵글파크’에 있는 글락소웰컴 R&D의 부회장인 다니엘 번스 박사는 “휴먼게놈프로젝트가 완성단계에 이르면서 염기분석기술이나 SNP 발굴기술도 급속한 진전을 보이고 있다”며 “SNP컨소시엄이 발굴한 SNP는 현재 12만개에 이르며내년 초까지 20만개 발굴이 목표”라고 소개했다. 컨소시엄에 참여한 제약사들은 발굴된 SNP를 도구삼아 새로운 치료제들을개발한다.NIH가 수행하고 있는 SNP프로젝트에서는 정상인의 표준 SNP를 찾는데 주력하고 있지만,이들 제약사가 주축이 된 민간 컨소시엄에서는 연구결과가 곧바로 신약 개발로 연결될 수 있도록 환자들의 DNA를 분석하고 있다.미국에서는 이처럼 신약개발에 유전체 연구를 접목시키는 작업이 약리유전학(Phamacogenetics)이라는 새로운 학문분야로 정립되고 있다. 번스 부사장은 “NIH의 휴먼게놈 해독 초안과 표준 SNP연구 작업 결과가 곧공개될 예정이고,민간 컨소시엄의 SNP프로젝트도 내년 초면 1차 계획이 완료되기 때문에 이들 결과물을 기초로 한 제약회사들의 신약개발 사업도 조만간 본격 착수될 전망”이라면서 “이는 부작용이 없고 효과가 뛰어난 맞춤의약품 시대가 열리는 것을 의미한다”고 강조했다. 함혜리기자 lotus@

[베데스타(미 메릴랜드 주) 함혜리기자] 미국의 수도 워싱턴 D.C.에서 북서쪽으로 40분 정도 떨어진 곳에 위치한 메릴랜드 주의 베데스타시 소재 미국립보건원(NIH·National Institutes of Health). 2차대전 이후 미국인들의 건강과 복지를 증진시키기 위해 기초과학 연구를수행해온 이 곳에 인간유전체 지도작성과 염기서열의 완전 해독을 골자로 하는 휴먼게놈프로젝트(HGP)가 진행되면서 세계의 시선이 집중되고 있다. 지난 90년 HGP가 본격 착수된 이후 가장 중대한 결과물로 꼽히는 인체염기서열(유전자 지도) 해독 초안의 완성을 눈앞에 두고 있는 NIH의 곳곳에는 긴장감마저 감돈다. 허락받지 않은 사진이나 비디오 촬영은 일체 금지되고 관계자들은 공식 발표사항 이외에 어떠한 논평도 거부했다.셀레라 제노믹스사와 같은 민간기업들이 21세기 생물산업의 핵심정보가 될 인간게놈 해독작업에 뛰어들면서 NIH를 바짝 추격하고 있는 것도 이같은 분위기를 부추긴 원인이다. 오는 6월15일 인터넷을 통해 전 인류에게 공개될 인체염기서열 해독 초안에는 모두28억개의 염기쌍이 포함된다.인간의 염색체에 포함된 전체 유전정보(30억∼31억쌍)의 90%에 해당한다.특히 정보의 정확도가 99.9%에 이르기 때문에 21세기 생명과학의 중대한 원천정보로서 손색이 없다는 것이 전문가들의 견해다. 염기의 배열이 중요한 의미를 갖는 이유는 인간의 외형은 물론,각종 생리현상,질병과 관련이 되는 단백질의 생성과정을 알 수 있기 때문이다. 미 국립암센터의 김성진 박사는 “DNA의 염기배열에 따라 단백질의 기본단위인 아미노산이 결정되기 때문에 유전자에 어떤 변이가 일어나 단백질의 구성 및 구조가 달라지고 기능이 달라지는지를 예측할 수 있게 된다”고 설명했다. 따라서 이 유전자 정보는 암 등 난치병 치료에 획기적인 전기를 마련할 것으로 기대되고 있다.장기적으로 볼때 사람의 피부 색깔과 키는 물론이고 노화의 정도까지 조절할 수 있게 되고 개개인의 유전자 특성에 따른 맞춤 의약품의 개발도 가능해진다.HGP가 지금까지 이뤄낸 인류의 업적 중에서 가장 중요한 업적으로 평가되는 것도 이 때문이다. 40만평에이르는 광활한 부지에 들어선 NIH 산하 24개 연구소와 임상병리센터는 휴먼게놈프로젝트와 직·간접적으로 연관이 있다.그중에서도 국립휴먼게놈연구소(NHGRI),유전자 정보를 관리하는 국립생물공학연구소(NCBI),암 유전자를 집중 연구하는 국립암연구소(NCI) 등 3개 기관과 노스캐롤라이나에있는 국립환경보건과학연구소(NIEHS)가 HGP의 핵심을 이룬다. NIH는 NHGRI를 통해 인류의 질병퇴치와 관련된 유전체 연구를 자체적으로수행하면서 국가적인 유전체 연구의 정책방향 설정과 관련 연구기관에 연구예산을 집행한다.현재 NHGRI에서는 학계와 산업계에 있는 16곳의 유전체전담센터를 집중적으로 지원하고 있다. 각 유전체의 전담센터에서는 인간 유전체의 지도작성,대규모 DNA 염기서열결정,유전체 분석기술 개발,DNA 데이터베이스 구축 및 이용,기타 생물유전체 연구 등 게놈과 관련된 모든 면을 포괄하는 다양한 연구를 하고 있다. 클린턴 행정부는 2001 회계연도 과학기술 예산편성중 ‘21세기 연구기금’을 30억달러 증액하기로 했다.이 가운데 10억달러가 NIH에 지원될 예정이다. 유전체 연구에 대한 초기의 비난과 회의적 시각을 일소하고 이처럼 국가의전폭적인 지원을 받고 있다는 것은 휴먼게놈프로젝트의 시대적 당위성에 대해 국민적 공감대가 형성됐음을 의미한다. lotus@. ◆게놈(genome·유전체)= 유전자(gene)와 세포핵 속에 있는 염색체(chromosome)의 합성어로,한 생물체가 지닌 유전물질(DNA)의 집합체를 뜻한다.이 유전체는 생명현상을 결정짓기 때문에 흔히 생물의 설계도라 부른다. 한 개의 세포(핵)에는 23쌍의 염색체가 들어 있으며,이 염색체 안에 있는디옥시리보핵산(DNA)은 모두 30억∼31억개 염기쌍(유전문자)으로 돼 있다.이 유전문자가 10만여개의 유전자를 이룬다.한 개체에 있는 모든 세포는 같은수의 염색체와 유전자를 갖고 있기 때문에 하나의 세포만 분석해도 전체 게놈정보를 알 수 있다. ◆DNA= 2중 나선형의 생체 고분자.인간의 경우 DNA는 세포핵에 있는 염색체에 나뉘어 담겨 있다.DNA사슬의 기본 구성단위를 뉴클레오티드라고 한다.DNA를 구성하는 염기는 아데닌(A),티민(T),구아닌(G),시토신(C)의 4가지.A는 T와,G는 C와 결합토록 돼 있으며,인체의 경우 이들 염기가 짝을 이루는 조합수가 30억∼31억개나 된다.사람의 세포에는 2m 정도의 DNA사슬이 들어 있어모든 세포의 DNA를 합치면 달까지 수만번 왕복할 수 있는 길이가 된다. ◆휴먼= 게놈프로젝트(Human Genome Project) DNA 안에 나열된 염기서열을규명,10만개에 이르는 유전자의 정확한 위치를 알아내고 유전정보 전체를 데이터베이스화하는 작업이다.인간의 유전정보에 내재된 기능을 종합적으로 탐구,생명현상의 이해는 물론 암 등 유전성 질환의 예방과 치료를 가능하게 하는 것이다.1986년 에너지성(DOE)의 제안으로 시작됐으며,현재 국립보건원(NIH)을 중심으로 15개국 350여 실험실이 참여하고 있다. 2003년까지 인간유전체의 전 염기서열 해석을 완료하되 2001년까지 개략적인 초안을 작성할 것을 목표로 했으나 최근 클린턴 대통령이 이를 2000년 중반으로 앞당기겠다고 발표했다. *국립휴먼게놈연구소 제인 피터슨 박사. 미 국립보건원 산하 국립휴먼게놈연구소(NHGRI)는 전 세계인의 이목을 집중시키고 있는 휴먼게놈프로젝트의 사령탑이다.NHGRI의 대규모 염기서열 분석팀 책임자인 제인 피터슨 박사를 만나 프로젝트 진행상황을 들어봤다. ◆게놈프로젝트는 어느 정도 진행됐나. 현재 유전자은행(진뱅크)에는 초안을 작성하기 위한 인간유전체 정보가 수집되고 있는데 80% 정도 달성됐다.인간 유전체의 DNA는 수많은 반복서열이존재하기 때문에 오차를 줄이기 위한 검증작업이 진행중이다.다음달 15일 전체 유전체의 90%에 해당하는 28억쌍의 염기서열을 포함한 초안(워킹드래프트)을 발표할 예정이다. ◆정보는 어떻게 공개되는가. 초안을 비롯한 모든 정보는 국립생물공학연구소(NCBI)의 웹사이트를 통해모든 사람이 자유롭게 이용할 수 있다.DNA 조각에 대한 정보와 유전체 소재도 이용이 가능하도록 하는 시스템 구축작업을 진행하고 있다. ◆단백질의 구조를 포함한 장기적인 후속연구 계획은. 인간유전체의 DNA 염기서열을 완성하는 것이 최우선 목표다.인간유전자 연구에 관련이 깊은 쥐 유전체 연구에 주력하고 추가되는모델동물에 대한 유전체 해독작업이 진행될 것이다.그밖에 인간 유전체에서 1,000개의 염기에하나 정도씩 존재하는 SNP(단일염기변이)를 찾아내 이를 공개할 계획이다.바이오칩을 포함한 관련기술 개발,모델동물의 유전체 정보를 비교하는 비교생물학 연구와 함께 유전정보의 합법성 및 윤리문제,생물정보학 관련 인력 양성 및 교육훈련 등에도 투자할 예정이다. ◆게놈프로젝트에서 생산된 유전정보의 특허문제가 쟁점화되고 있는데. 국가주도의 게놈 프로젝트에서 얻어진 유전정보에 대해서는 전혀 특허출원을 하지 않았다.이러한 기초데이터를 이용,다음단계의 기능 연구를 통한 특허출원은 개별 연구자의 몫이다. ◆염기서열 분석기술을 한국 등 제 3국에 기술이전할 계획은. 연구자들을 통한 공동연구 등을 통해 HGP에 협조할 의향만 있다면 얼마든지 기술이전을 받을 수 있다.

약물 등 기존 치료법으로 낫지 않는 난치성 류머티스 관절염을 국소 주사로 치료하는 시술법이 국내 의료진에 의해 처음 개발됐다. 서울대 내과 송영욱(宋永旭)·핵의학과 정재민(鄭載民)교수와 동아제약 연구소 공동 연구팀은 “기존 치료법으로 효과가 없는 17명의 난치성 류머티스 관절염 환자 무릎에 방사성 동위원소인 ‘레늄­주석 콜로이드’를 주사한 결과 방사성 약제가 염증이 있는 활막세포를 절제해 환자의 통증 개선,관절운동 증가 등 큰 치료효과가 나타났다”고 19일 발표했다. ‘레늄­주석 콜로이드’란 방사성 동위원소인 레늄이 관절 밖으로 새지 않도록 주석 콜로이드 입자를 결합시킨 것이다. 송 교수팀은 ‘레늄­주석 콜로이드’를 주사해 1년간 3개월 간격으로 관찰한 결과 환자의 83%가 통증 개선,67%가 압통 호전,89%가 종창 개선,78%가 관절운동 범위 증가 현상을 보였다고 밝혔다. 이 가운데 시술 후 9∼12개월이 지난 환자의 90%에서 증상이 개선됐으며 재발된 사례도 없는 것으로 나타나 류머티스 관절염 환자들의 기대를 모으고있다. 김성호기자 kimus@

2020년 어느 날 아침,달에 있는 허니문호텔에서 달콤한 첫날밤을 보낸 성호씨와 소연씨는 지구의 친정 부모님께 신혼 첫인사를 올렸다.레이저 홀로그래피를 이용한 입체TV는 영상과 음성을 실시간으로 전달,마치 친정의 안방에있는 것처럼 생생하게 인사를 할 수 있다.소연씨의 어머니는 딸의 눈에 행복감이 가득한 것을 보고 마음이 흐믓하기만 하다.이들 부부는 어제 지구에서결혼식을 올리고 일주일 코스로 화성까지 다녀오는 ‘스페이스 허니문’을즐기고 있는 중이다.이들이 탔던 우주선은 레이저 플라즈마 로켓으로 추진되기 때문에 지구에서 달까지 한나절에 갈 수 있다.금속표면에 강력한 레이저를 모아 플라즈마가 분출될 때 생기는 반발력을 이용하기 때문에 강한 추진력을 얻을 수 있고,많은 양의 연료를 싣고 갈 필요도 없다. 성호씨는 지구에 있는 자신의 ‘레이저 식물공장’의 중앙제어 컴퓨터에 접속했다.신혼여행을 떠나기 전에 열흘치 생장프로그램을 입력시켜 놓았다.식물공장 지하에서는 재배실별로 벼,토마토와 오이,그리고 백합,장미 등이 반도체 레이저의 빛을 받으며 자라고 있다.드넓은 공장 안의 온도와 습도는 모두 컴퓨터로 자동 제어된다.자연공간에서 자라는 것보다 성장이 5배 이상 빠르고,병충해가 침입할 수 없도록 환경을 완벽하게 제어하기 때문에 무공해재배가 가능하다.반도체 레이저의 파장을 식물의 엽록소 흡수 스펙트럼에 일치시켜 광합성 효율을 최대로 하기 때문에 낭비되는 전기가 없다.식물이 자랄 때와 열매를 맺을 때 등 성장 단계에 따라 최적의 광량과 파장이 자동으로 조절된다. 광기술이 고도로 발달한 2020년대의 생활상이다. 20세기의 기술문명이 전자공학에 의해 꽃이 피었다면 21세기의 기술혁명은‘광기술’에 의해 주도될 것이다.이러한 시대조류는 ‘21세기는 광자(光子)의 시대’라는 말로 대변되고 있으며,현재 이미 그 징후들이 도처에서 나타나고 있다. 그 중 가장 대표적인 것이 광통신 기술이다.인터넷 사용인구가 폭발적으로증가하고 있고 전달되는 정보가 더욱 대용량화되고 있기 때문에,기존의 통신기술은 속도와 용량 면에서 곧 한계에 다다를 것이란 예측이다.광기술은 현재로서 이러한 문제를 해결할 수 있는 유일한 기술로 인식되고 있다. 광기술의 발달로 2010년에는 현재 1,000배 이상의 용량을 갖는 광메모리칩도 실용화되고 지금보다 십만 배 이상 빠른 광인터넷이 우리들의 가정,사무실,공공기관 등을 연결해 줄 것이다.유명 관광지를 집에 앉아서 실시간 입체영상으로 관람하거나 전세계 도서관에 있는 방대한 양의 자료를 언제 어디서나 쉽게 찾아볼 수 있다.또한,2020년경에는 현재의 수퍼컴퓨터로는 수십억년이 걸릴 계산을 불과 수 분내에 처리할 수 있는 광컴퓨터(양자컴퓨터)가 실현되어,손목에 차고 다닐 수 있는 초소형 휴대PC나 인간에 버금가는 지능을가진 로봇을 개발하는 데 기여하게 될 것이다.현재의 컴퓨터 계산방식에서는0과 1의 이진법을 사용하지만,빛을 이용하는 양자계산에서는 0과 1 사이의수많은 상태를 이용하므로 처리속도가 상상을 초월할 정도로 빨라지는 것이다. 에너지 분야에서는,레이저 핵융합기술이 실용화되어 바다나 우주에 무궁무진하게 존재하는 수소원료에서 무공해 에너지를얻을 수 있게 된다.‘인공태양’이 지구상에 만들어지는 것이다. 값싸고 풍부한 무공해 전기를 얻을 수 있기 때문에 사막에다 담수화된 바닷물을 끌어들여 옥토를 만듦으로써 풍요로운 녹색 지구를 만들 수도 있게 될것이다.고비사막이 녹화되면 매년 3,4월에 발생하는 우리 나라의 골치 아픈황사현상도 없어질 것이다.이와 함께 정지궤도에 설치된 우주 발전소에서 만든 전기를 레이저빔으로 바꾸어 우주기지나 지구상에 전송하는 기술도 실용화될 것으로 예상된다. 지금도 의료분야에서 폭넓게 이용되고 있는 의학용 레이저의 경우 21세기에장치가 소형화되고 값도 저렴해져 각종 진단과 치료에 일상적으로 이용될 것이며,새로운 진단 및 치료기기가 등장할 것이다.예를 들어,레이저를 이용한광 단층촬영(CT) 기술이 실용화되어,기존의 X선 CT나 자기공명영상장치(MRI)로는 불가능한 초미세 진단이 가능해져 질병을 조기에 발견해 치료할 수 있게 될 것이다. 특히, 레이저의 파장을 다양하게 변화시켜 질병부위의 화학적성분을 알아낼 수 있기 때문에 단순하게 영상을 얻는 것보다 한 단계 높은차원의 진단이 가능해 진다. 적외선 레이저는 X-선에 비해 인체에 해롭지 않기 때문에 필요하면 언제라도 신체내부의 레이저 영상을 얻어 치료과정을 단계적으로 살펴볼 수 있는이점이 있다.생의학 분야에서는 X-선 레이저 홀로그래피가 조만간 실용화될것이다.이 기술은 생체세포를 살아있는 상태에서 수만 배 확대된 입체영상으로 보여주기 때문에 세포 신진대사나 바이러스의 침투,약물에 대한 세포의반응 등을 실시간으로 연구할 수 있게 된다.기존의 고주파 가속기술을 대체하는 레이저가속기술이 실용화되면 현재 길이가 수십 km에 이르는 입자가속기가 수 미터 크기로 소형화될 것이다. 한편,21세기에는 중·장거리 전략 미사일을 수백km 밖에서 파괴시킬 수 있는 고출력 레이저 광선 무기가 개발될 것으로 전망된다.생화학 무기나 핵무기를 실은 미사일을 발사하여 전쟁을 일으키려는 나라는,먼저 이 미사일이공격목표에 도착하기도 전에 상대국의 레이저 무기에 의해 요격되어 자기 나라 상공에서 폭발할 것을 걱정해야 한다.광기술이 여는 21세기의 기술혁명은 이제 막 시작되고 있으며,그 변혁의 속도는 지난 세기의 그것과는 비교가 되지 않을 정도로 빠르다.이러한 변혁을잘 제어해 인류는 20세기보다 훨씬 풍요로운 삶을 누릴 것으로 확신한다. ■필자 약력/ 李 鍾 旼. ▲57세 ▲서울대 문리과대학 물리학과 이학석사 ▲고려대 이학박사 ▲국방과학연구소 전자광학부 실장 ▲한국원자력연구소 기초연구부 부장 ▲한국광학회 회장 ▲한국원자력연구소 미래 원자력 기술개발단 단장(jmlee@kaeri.re.kr). *레이저 응용 光기술. ‘인공 광원’인 레이저를 응용한 광(光)기술이 고도 정보사회의 핵심기술로 각광받고 있다. 미 휴즈항공사의 물리학자 메어먼박사가 여러개의 섬광판으로 루비를 자극시켜 루비레이저를 발현시키는 데 성공한 것이 1960년 7월.태양빛,즉 자연광을 제어하는 수준에 국한됐던 광기술은 레이저의 발명 이후 완전히 새롭게탈바꿈했다.최근에는 광학과 전자,기계 분야의 융합으로 레이저 응용분야는더욱 확대되고 있는 추세다. 레이저(LASER)란 ‘유도방출에 의한 빛의 증폭 또는 그 현상’을 일컫는다. 레이저용 매질(媒質)에 외부에서 계속 자극을 주면 매질은 불안전한 상태가된다.매질이 안정된 상태로 돌아오면서 에너지의 일종인 광자(光子·빛)를내뿜는 현상이 레이저다. 레이저가 내뿜는 빛은 우리가 눈으로 감지할 수 있는 가시광선을 포함해 마이크로파,적외선,자외선,X-선 등 모든 전자기파를 포함한다.고체(유리,루비,티타늄사파이어),액체,기체(헬륨네온,아르곤이온,이산화탄소,엑시머),반도체(갈륨비소,인듄갈륨비소),자기장 등 매질에 따라 수천종류의 레이저광이 확인되고 있다. 레이저는 일반적인 빛과 달리 직진성,단색성,간섭성,집속성,고출력 에너지방출 등을 특징으로 한다. 이같은 특성 중 직진성과 집속성,고출력 에너지를 응용한 것이 군사용 및의학용 레이저다.정보 입력(스캐너)에서부터 광통신(광섬유,광교환기),데이터저장(CD나 DVD),출력(레이저프린터,영상표시장치) 등 레이저는 우리 생활전반에 이미 깊숙히 자리잡고 있다. 광자가 갖는 강력한 에너지를 이용해 정밀절단을 하거나 구멍을뚫는 레이저 가공기의 개발도 활발하다.화학산업에서는 빛을 유기체와 결합시킴으로써새로운 성질을 갖는 소재를 개발할 수 있게 됐다. 최근에는 차세대레이저로 불리는 자유전자레이저에 대한 연구가 매우 활발하다. 자유전자레이저란 전하(電荷)를 띤 빔을 자기장에 쏘았을 때 생성되는 레이저.기존의 레이저가 파장이 매우 제한적인데 반해 자유전자레이저는 광범위한 영역의 파장을 모두 낼 수 있기 때문에 응용분야 또한 무궁무진해 ‘꿈의레이저’로 떠오르고 있다. 다양한 파장의 빛은 DNA나 단백질 등 분자단위의 미세한 대상의 구조를 분석하고 조작하는 것부터 탄도탄을 쏘아 맞추는 군사용까지 막강한 파워를 구사 할 수 있다. 국내에서는 최근 원자력연구소 이종민박사팀이 소형가속기(마이크로트론)를이용한 원적외선 영역의 자유전자레이저 개발에 성공했다. 미 항공우주국(NASA)은 자유전자레이저를 지구상 4만∼5만㎞에 떠있는 인공위성에 쏘아 위성을 반영구적으로 가동할 수 있는 에너지원을 제공하는 프로젝트를 추진 중이다. 함혜리기자 lotus@

인간게놈 연구팀(HGP)이 제21번 염색체의 유전암호를 완전히 해독함에 따라인체의 신비를 벗겨줄 유전자 지도의 완성에 한발짝 다가서게 됐다. HGP팀에 따르면 21번 염색체는 225개의 유전자와 3,380만개의 DNA염기쌍으로 이뤄져 있다.특히 이 유전자들 가운데 일부는 다운증후군,알츠하이머병,백혈병,당뇨병,조울증(躁鬱症),특수청력장애,일부 암 등을 유발하는 것으로알려졌다. 따라서 21번 염색체의 유전자를 분석하면 두쌍만 있어야 할 21번 염색체가3쌍(3염색체)이 되어 발생하는 다운증후군과 그 합병증을 보다 깊이 이해해치료법을 찾아낼 수 있을 것이라고 전문가들은 지적하고 있다. 인간은 1억개의 세포로 구성돼 있는데 모든 세포의 중심에는 세포핵이 있고,세포핵에는 23개의 염색체가 들어있다.이번에 확인한 21번 염색체와 지난해밝혀낸 22번 염색체가 그중 일부다. HGP가 염색체 해독에 열중하는 것도 염색체 속에 유전자가 담겨져 있기 때문이다.염색체는 2개의 쌍으로 이뤄져 있어 인간의 염색체는 모두 23쌍 46개가 있다.하나의 염색체에는 대략1억개 안팎의 염기서열이 존재한다.따라서인간을 이루는 가장 기본 단위인 세포에는 모두 30억개 가량의 염기서열이있는 셈이다. 한편 이 염기서열 1,000개 가량이 합쳐진 것이 유전자다.예를 들어 코의 생김새나 손가락 크기,질병 등 모든 유전정보가 이 유전자에 담겨져 있다.따라서 유전자의 집합체인 염색체를 파악하면 유전자 지도가 완성되는 것이다.이것이 바로 게놈(genome)이다.결국 지금까지 파악한 21·22번 염색체 외에 나머지 21쌍의 염색체 속에 들어있는 유전자의 정보를 파악하면 유전자 지도는완성된다. HGP팀은 올 하반기면 대강의 ‘유전자 지도 초안’이 가능할 것이라고 장담하고 있다.또한 오는 2003년이면 완벽한 유전자 지도가 이뤄질 것으로 분석하고 있다. 하지만 염색체 분석이 이뤄지더라도 각 유전자가 유발하는 질병을 정복하기까지는 상당한 시일이 걸릴 것으로 전문가들은 내다보고 있다.특정 유전자가특정 질병을 유발하기는 하지만 그 원인과 이에 대한 완치까지는 또 한번의 획기적 연구성과가 뒤따라야 한다는 설명이다. 한편 미국의 생명공학회사인 더블 트위스트사와 선 마이크로시스팀스가 8일인간 유전자 정보를 총체적으로 파악할수있는 게놈지도를 세계최초로 완성했다고 주장했으나 진위여부는 좀더 지켜보아야 한다는 게 학계의 분위기다. 강충식기자 chungsik@

유전성 치매의 주요 원인물질로 알려진 프리세날린1·2 단백질의 작용 기전이 국내 연구팀에 의해 밝혀졌다. 서울대의대 약리학교실 서유헌교수팀은 프리세날린1·2가 수정란이 생명체로 발달하는 세포분열 과정에서 중요한 몫을 한다는 사실과,신경세포 내에서이 단백질이 과다하게 생기면 치매를 일으키는 ‘세포자살’이 일어난다는사실을 알아냈다고 최근 밝혔다. 이 연구결과는 실험생물학 분야의 국제학술지인 ‘파셉저널(FASEB Journal)에 공식 발표될 예정이다. 프리세날린 단백질의 기능은 아직 정확히 밝혀지지 않았지만 세포 생존에 필요한 일을 하는 것으로 추정돼 왔으며,이 단백질 유전자에 돌연변이가 생기면 ‘세포자살’(Apoptosis)을 일으켜 치매원인이 되는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 특정 DNA를 수정란 세포에 주입,프리세날린 1·2 유전자의 기능을정지시켜 보았다.그 결과 세포분열이 정상수준의 4분의 1이하로 감소했다는것.서교수는 “이는 프리세날린1·2가 초기 발생단계의 세포 분열 과정에서중요한 역할을 한다는 것을 보여준다”고말했다. 또 인공배양한 정상적인 신경세포에 프리세날린1·2를 과량 주입하자 프리세날린1·2 유전자에 돌연변이가 생겼을 때와 마찬가지로 세포자살 현상이 일어나는 것을 확인했다.이는 프리세날린1·2 유전자에 돌연변이가 생겨야 치매가 발생한다는 지금까지의 학설에 더해,돌연변이가 없어도 특정 이유로 세포 내에 프리세날린1·2가 과다 발현되면 치매가 생길 수 있음을 보여주는것이다. 서교수는 “이같은 결과는 유전성 치매를 일으키는 새로운 원인을 찾아냈다는 데 의미가 있다”면서 “프리세날린1·2 유전자의 돌연변이와 세포내 과다발현을 막는 방법을 찾으면 치매 예방 및 치료에 기여할 수 있을 것”이라고 말했다. 임창용기자

골다공증과 직접적인 관계가 있는 여성호르몬 에스트로겐이 신장의 세포막에서 칼슘을 재흡수하는 과정이 밝혀져 에스트로겐 사용으로 인한 부작용이없는 골다공증 치료제의 개발이 가능해졌다. 전남대 호르몬연구센터 한호재(韓虎在·수의학과)교수 연구팀은 3일 여성생식 호르몬인 에스트로겐이 지금까지 알려진 것과 같이 세포핵 내 수용체와결합해 작용하는 것이 아니라 세포막 수용체를 통한 신호전달경로로 칼슘 재흡수를 촉진시킨다는 사실을 세계 최초로 입증했다고 밝혔다. 에스트로겐은 여성의 난소에서 생리때만 분비되는 호르몬으로 칼슘 재흡수 작용을 통해 골형성을 자극한다는 사실은 알려져 있으나 에스트로겐이 소변으로 나가는 칼슘을 이같은 과정으로 신장에서 재흡수한다는 것은 아직까지 연구되지 않았었다. 세뇨관세포를 이용해 골다공증의 원인을 밝힌 한교수팀의 연구결과는 현재까지 뼈에만 집중돼 있던 골다공증의 예방과 치료에 대한 연구를 신장이나다른 기관에까지 확대시킴에 따라 골다공증 치료제 개발에 획기적인 전환점을 마련한것으로 평가되고 있다. 함혜리기자 lotus@

‘튀는 기술로 승부한다.’ 생명공학 산업이 빠른 속도로 성장하고 있는 가운데 독특한 사업 아이템으로 틈새 바이오시장을 공략하는 바이오벤처들이 잇따라 등장하고 있다. (주)단바이오텍은 단국대 동물자원학과를 비롯해 호서대,경상대 교수들과산업계의 ㈜이지바이오시스템이 참여한 산학협동의 생명공학 벤처기업.95년부터 달걀을 이용해 항체를 생산하는 연구를 해 온 김정우교수(단국대 동물자원학과)가 대표이사를 맡아 올 3·4분기 중 달걀에서 분리해 낸 항체를 상품화해 시판할 계획이다. 단바이오텍에 따르면 알을 낳을 수 있는 닭에 항원을 주입하면 항원을 주입받은 닭의 체내에 항체가 만들어지고 이 닭이 낳은 달걀의 난황에서 항체를분리,질병을 앓고 있는 가축에게 투여하면 치료가 된다.단바이오텍은 우선어린 돼지의 60% 이상에 발병,성장저해를 유발하는 대장균에 대한 항체를 생산할 계획이며 앞으로 살모넬라균 등 다양한 가축질병에 대한 항체를 생산할방침이다. 의학계의 비상한 관심 속에 지난 2월2일 창립주주총회를 갖고 출범한 (주)히스토스템은 가톨릭의과대학 한훈교수(면역유전학) 등 의과대학 교수들을중심으로 설립됐다.모두 가톨릭의대 조혈모(造血母) 정보은행의 핵심연구진들이다.이 회사의 핵심기술은 백혈병을 치료하기 위해 기증받은 골수에서 조혈모 세포를 분리하고,이것이 환자의 혈액타입과 일치하는지 않은지를 알아내는 조직적 합성항원(HLA) 형별검사법이다. 히스토스템 김태환사장은 “앞으로 병원,학회,백혈병어린이 후원회 등과 국내외 네트워크를 구축해 조혈모세포 공급원을 확대하고 유전자 조작을 통한조혈모세포 증폭 등의 핵심기술 개발에 주력할 계획”이라고 말했다. 바이오씨에스의 경우 98년 세계 최초로 생쥐오줌에서 사람조혈성장인자(hGM-CSF)를 생산하는데 성공한 가톨릭의과대학 김태윤박사(피부과)와 유재웅박사(실험동물연구실)를 주축으로 설립됐다.이 회사는 앞으로 이 인자를 소나돼지 등과 같은 대형동물에서 생산하는 방법을 연구할 예정이다. 함혜리기자 lotus@

[워싱턴 AP DPA 연합] 미국과 캐나다 과학자들이 ‘젊음의 징표’를 가진복제 세포를 발견,사람의 수명을 50% 연장시킬 수 있을 것이라는 기대를 불러일으키고 있다. 미 매사추세츠주 소재 생명공학 기업 어드밴스드 셀 테크놀로지(ACT)의 로버트 란차 박사가 이끄는 연구진은 과학잡지 사이언스 28일자에 실린 논문에서 세포의 나이가 일반 소에 비해 훨씬 젊은 복제 소를 만들어내는데 성공했다고 밝혔다. 1997년 세계 최초로 성인 포유류 생물체에서 채취한 세포로 탄생한 복제 양 돌리가 지닌 결정적인 문제점을 극복한 획기적 발견이다.돌리는 태어날 때부터 6살짜리 양과 같은 노화증세를 보이는 사실이 지난해 드러나 과학계에충격을 주었다. 란차 박사팀이 개발한 복제 소는 양에 비해 체구가 더 큰 생물체인데다 복제 생물이 보통 생물들에 비해 일찍 늙는다는 결정적 한계를 극복하고 오히려 세포가 더 젊어진다는 점에서 관심을 끌고 있다. 연구진은 송아지 태아에서 세포를 채취,이 세포가 정상적인 노화 지표를 보일 때까지 여러달 동안 세포분열되도록 배양했다.그 다음 이 세포의 핵을 자체 핵이 제거된 소 난세포에 이식해 6마리의 송아지를 탄생시켰다.송아지들은 출생 당시 돌리 이후 복제 생물들에서 나타난 것과 같이 고혈압이나 호흡곤란 등의 노화징후를 보였다.그러나 생후 2개월이 되자 이러한 노화과정은저절로 역전돼 송아지는 건강하고 정상적이 됐다. 연구진은 이번 연구결과가 고혈압이나 당뇨병,간부전증,파킨슨병 등 다양한 만성질환 조직에 복제세포를 심음으로써 질병을 근본적으로 치료할 수 있음을 보여주는 것이라고 밝혔다. 사이언스에 함께 실린 다른 논문들은 란차 박사팀 연구결과는 인간 수명을180∼200살까지 늘릴 수도 있음을 시사한다고 밝혔다.

“죽음의 시기를 선택할 수 있었으면 좋겠다.희수가 아빠를 기억할 수 있을때 죽음이 왔으면 좋겠다.그러나 갑자기 찾아온다면…받아들여야지.”박찬우씨(31)는 병실 침대에서 17개월된 딸 희수에게 아빠 목소리를 들려주려 녹음하고 있다.어쩌면 생애 마지막이 될 지도 모르는…,12일 밤10시55분 방송되는 KBS-2 ‘영상기록 병원24시’(최상진 연출)는 2개월의 시한부 삶을 선고받은 찬우씨가 준비하는 가족과의 슬픈 이별을 담는다. 그는 87학번으로 충북대에 입학,이 학교 전대협의장을 지낸 운동권 출신.대학을 10년만에 졸업한 뒤 전력 때문에 취직이 안돼 보험회사 영업직으로 근무하던 중 발병했다. 이제 그는 견디기 힘든 항암치료의 고통을 참아내느라 삶을 소진하고 있다. 지난해 여름 폐와 심장 사이의 종격동에 종양이 생겨 수술을 받았다.빠졌던머리카락이 잔디처럼 조금씩 자라 그동안 그를 위해 기도해주었던 학교 선후배들과 지역사회 단체들이 모인 투병위원회 회원들은 모두 자기 자신이 살아돌아온 것처럼 기뻐했다. 그러나 기쁨도 잠시,다시 암세포와의 힘든 싸움이 찾아왔다.그는 지금 모르핀으로만 잠재울 수 있는 지독한 통증을 견뎌내며 매일 혈소판 수혈을 받고있다.항암치료로 인해 장이 굳고 종양이 뼈에까지 내려와 고통은 이루 말할수 없을 정도. 학교 후배로 만나 결혼식도 올리지 못한 채 살아온 아내에게 그는 오늘도 ‘당신,사랑하는 내 당신.둘도 없는 내 당신’이란 노래를 들려주려 침대에서나직히 노래를 읊조린다.그 소리가 복도에까지 새어나와 듣던 아내는 참았던 눈물을 터뜨린다. 어느날 가족사진을 찍자는 아내의 말에 그도 죽음을 예감한 듯 딸에게 녹음한 목소리를 들려주겠다고 나섰다. 의료진은 “본인의 의지가 강한 만큼 기대를 걸어도 좋다”는 입장이지만 제작진은 안다.그에게 시간이 얼마 남지 않았음을. 하주원 작가는 “독실에 있는 박씨가 이 프로그램을 볼 가능성이 많아 표현에 주의를 기울이고 가급적 본인에게 희망을 안겨주려 했다”고 조심스럽게말했다. 임병선기자 bsnim@

보건복지부는 11일 정신지체아 발생을 예방하기 위해 65억원의 예산을 확보,내년에 출생하는 모든 신생아에 대해 선천성대사이상 검사를 무료로 실시해주기로 했다.현재는 연간 65만명의 신생아 가운데 58%인 38만명에게 검사비를 지원하고 있다. 선천성대사이상증은 체내에 특정 단백질을 분해하는 효소가 없어 우유나 모유를 섭취할 경우 뇌세포가 파괴되는 질병으로 출생 1주일 이내에 검사가 이뤄져야 한다. 복지부는 또 내년도에 125억원의 예산을 확보,미숙아를 포함한 저소득계층의 선천성이상아에 대한 의료비 지원을 확대하기로 했다.이에 앞서 올해 처음으로 20억원의 예산을 마련,선천성이상아 500여명에 대해 최고 500만원까지 치료비를 지원할 예정이다. 김인철기자 ickim@

셀레라 제노믹스사의 인간 유전자 암호 해독은 한마디로 인간 생명의 신비를 푸는 결정적인 열쇠를 찾아냈음을 뜻한다. 셀레라의 과학자들은 인간의 세포 하나하나에 들어있는 10만여개의 유전자와 이 유전자들을 구성하고 있는 30억개의 화학암호,즉 염기쌍의 명단 작성작업을 데이타화 하는데 성공했다.53년 제임스 왓슨과 프랜시스 크릭이 처음으로 DNA(디옥시리보핵산) 구조를 발견한 뒤 이루어낸 유전·생명공학의 쾌거다. 현단계는 인간 유전자를 해독,완전히 해체해 놓은 상태.향후 이 정보들을다시 조각그림 맞추기처럼 제자리에 맞추는 중요한 조립작업이 남아있다.유전자 하나 하나가 어디에 쓰이고 또 어떤 기능을 갖고 있는지를 알아내는 과정이다. 이 작업이 완성되면 생명공학은 생명을 이해하는 단계에서 생명을 통제할수 있는 단계로 도약하게 된다. 셀레라 제노믹스의 회장이자 수석연구원인 크레이그 벤터는 “이 조립작업을 향후 3∼6주안에 끝내고 사상 최초로 인간 ‘청사진’을 만들어낼 것”이라고 공언했다. 전문가들은 인간 청사진이 만들어지면 사람이 태어나서 죽을 때까지 발생하는 생로병사(生老病死) 현상을 이해할 수 있을 것으로 예측하고 있다.특히암과 당뇨병 등 6,000여종의 유전병 원인과 치료법이 밝혀지고 이에 따라 개인의 유전적 특성에 맞게 설계된 1인용 의약품도 등장할 전망이다. 그러나 이같은 유토피아의 실현에 앞서 제기되는 우려도 만만찮다.첫번째는 과학자들이 우성(優性) 인간을 만들려고 시도할 수도 있다는 점이다.그리고 개인기업들이 장차 질병에 걸릴 위험이 있는 유전자를 가진 사람들을 기피하거나 차별대우할 가능성도 배제할 수 없다. 최근 일본이 ‘유전적 특징에 따른 차별 금지’등을 내용으로 한 인간 유전자 연구에 대한 기본 원칙안을 마련하는 등 각국이 대책을 강구하고 있지만어느정도 제어효과가 있을지는 의문이다. 특히 90년 미국과 영국 프랑스 일본 등 50개국이 시작한 ‘인간게놈프로젝트’(HGP)를 제치고 해독작업을 먼저 완성한 셀레라사가 영리를 목적으로 한민간기업이라는 점에서 우려를 더하고 있다. 김수정기자 crystal@. *국제 게놈 컨소시엄 앞지른 셀레라 제노믹스社. ‘생명 비밀의 문을 여는 회사’를 자처하며 98년 설립된 벤처기업.유전공학자인 크레이크 벤터 박사가 컴퓨터 업체 퍼킨-엘머사와 제휴,오는 5월까지 인간 게놈지도를 해독해내겠다고 공언한 뒤 정부지원을 받는 연구원들과 경쟁적으로 해독 작업에 매달려왔다. 셀레라사의 회장이자 수석연구원인 벤터 박사는 당초 50개국 정부기관이 지원하는 인간 게놈 해독 국제 공공 콘소시엄인 인간게놈계획(HGP)에 참여,많은 정보와 노하우를 축적할 수 있었다.인터넷에 공개되어온 HGP의 연구성과에다 퍼킨-엘머사의 초고속 컴퓨터,그리고 독자적인 프로그램인 ‘샷건 기술’(Shotgun Technic) 덕분에 예상보다 빨리 목표를 달성했다. ‘셀레라’는 이름의 유래는 ‘신속하다’는 뜻의 라틴어인 ‘클레리타스(Cleritas).민간기업 특유의 신속성으로 국제 컨소시엄인 HGP를 앞질러 게놈을 해독해냈다.셀레라사가 게놈해독 사실을 발표한 뒤 월 스트리트에서 주가는전날대비 19%나 급상승했다. 김수정기자