2016년부터 우리나라에서 가장 유행하고 있는 말 중 하나가 4차 산업혁명일 것이다. 한국과학기술단체총연합회가 작년과 올해 5월에 우리나라 과학기술계 인사들을 대상으로 ‘현재 4차 산업혁명이 일어나고 있는가’란 동일한 설문조사를 해 본 결과 2017년에는 전체 응답자 2350명의 89%가, 2018년에는 2761명의 81%가 ‘그렇다’고 답했다. 즉 설문조사 결과는 우리나라 과학기술인들은 4차 산업혁명이 일어나고 있다고 인식한다는 것을 보여 준다. 4차 산업혁명의 핵심에는 인공지능, 빅데이터, 사물인터넷, 드론 등의 첨단과학기술이 자리 잡고 있으며 이 혁명을 주도하는 나라가 새롭게 창출될 맛있는 파이를 선점하고 가장 부강한 나라가 될 수 있다. 4차 산업혁명의 시대, 즉 기술천하지대본(技術天下之大本)의 시대가 도래하고 있다.우리 정부나 기업도 이를 인식하고 그동안 많은 투자를 해 왔다. 우리나라의 국내총생산(GDP) 대비 연구개발 투자 비율은 4.23%(2016년)로 4.25%인 이스라엘에 이어 세계 2위이며 총 연구개발 투자 규모는 69조 4000억원으로 세계 5위 수준이다. 국회나 정부는 이와 같은 높은 투자 수준에도 불구하고 연구개발 성과가 미진하다고 과학기술계를 다그치고 있다. 사실 연구개발 투자의 효과가 저조한 것은 우리 과학기술자들이 능력이 뒤처지거나 노력을 덜하기 때문이라고 생각하진 않는다. 오히려 과학기술자들을 둘러싼 연구개발 환경과 기술 실용화 제도상의 구조적 문제가 원인이라고 생각한다. 연구개발 성과 창출을 저해하는 가장 중요한 구조적 문제 중 하나가 과잉 규제다. 대표적인 것이 생명윤리 규제와 개인정보 이용에 관한 규제라고 할 수 있다. 우리나라가 다른 나라와 완전히 격리돼 있어서 경쟁이 필요 없다면 규제를 하더라도 생존을 걱정하지 않아도 된다. 그러나 과학기술은 국가와 기업의 생사가 달려 있는 경쟁력의 핵심이며 세계 어느 곳이든 먼저 핵심 기술을 개발·활용하는 자가 절대적 우위를 가지게 된다. 미국·중국·일본 등도 규제를 대폭 완화하고 첨단기술 개발에 심혈을 기울이는데 국민소득 3만 달러에 불과한 한국에서 미국이나 유럽 등의 선진국보다 훨씬 엄격한 생명윤리 규제를 적용하고 과도한 개인정보 보호로 첨단생명공학과 빅데이터 기술의 발전이 가로막힌 형국이다. 세계 최고 수준의 국내 유전자가위 기술 연구자들은 국내 규제를 피해 미국에 가서 실험을 하고, 미국·일본·중국 등이 데이터 산업을 적극 육성하는 동안 디지털 선진국인 우리나라는 방대한 개인정보를 활용하지 못하고 있다. 작은 위험을 너무 크고 심각하게 받아들여 이를 방지하는 데 몰두하는 동안 우리가 차지할 수 있는 크고 맛있는 파이를 다른 나라들이 다 가져가는 것을 보고만 있어야 하는지? 기술 경쟁에서 낙오하면 생명윤리나 개인정보 보호가 우리를 먹여 살릴 수 있을까? 4차 산업혁명 경쟁에서 낙오하면 우리는 도대체 뭘 먹고 살아야 하나? 우리나라가 추격자였을 때는 선진국의 사례들이 있었기 때문에 위험에 대해서는 당연히 규제가 따라야 했지만, 상황이 달라졌다. 이제는 아무도 가보지 않은 퍼스트 무버(first mover)의 길을 가야 하기 때문에 우선 새로운 기술을 개발하고 실용화하는 데 집중하면서 생길 문제에 대해서도 병행해 관심을 가져야 함은 물론이다. 규제개혁 문제를 해결하려면 가장 우선적으로 생각해야 할 것이 바로 기존 이익집단의 저항 문제다. 이익집단의 저항을 어떻게 관리할 수 있느냐가 규제 문제 해결의 핵심이다. 규제의 신설 또는 혁파로 인해 손해를 보거나 이익을 보는 집단의 이해득실을 정확히 파악한 뒤 사회 전체의 이익이 극대화하는 방향으로 그리고 이해 당사자들의 손익을 서로 수긍할 수준으로 조정해 타협점을 찾아야 긍정적인 추동력을 얻을 수 있다. 최근 정부에서 영국의 ‘붉은 깃발 법’의 예를 들면서 4차 산업혁명을 가로막는 규제 혁파의 의지를 보이는 것은 만시지탄의 느낌이 있지만, 매우 바람직한 일이다. 규제 혁파로 4차 산업혁명의 불길이 활활 타오르고 온 국민이 함께 나눌 커다란 파이를 맛깔나게 굽는 장면을 꿈에라도 보고 싶다.

바이오 분야 연구자들이 가장 관심을 가졌던 올해 주요 뉴스는 ‘기초연구비’ ‘인공지능’(AI) ‘살충제 계란’ ‘유전자가위’ ‘미세먼지’이었다.포스텍 생물학연구정보센터(BRIC, 브릭)은 이 같은 내용이 포함된 의생명과학 분야 연구자들이 선정한 ‘2017년도 국내 5대 바이오 성과 및 뉴스’를 13일 발표했다. 이번 조사는 의생명과학관련 종사자를 대상으로 지난 4일부터 8일까지 5일간 온라인 설문조사 방식으로 생명과학, 바이오융합, 의과학부문과 일반뉴스부문 톱5와 올해의 키워드를 각각 선정했다. 우선 생명과학 연구성과 톱5로는 유전자 가위효율 높일 수 있는 검증기술(연세대), 뇌학습 및 기억 담당 신경회로망 3D 배양(KIST/UST), 정밀한 마이크로RNA 정보 해독(서울대/IBS), 유전자가위로 인간배아 유전자변이 교정(서울대/IBS), 과도한 신경흥분으로 파킨슨병 발병 규명(카이스트)가 꼽혔다. 바이오융합부문 연구성과 톱5는 눈물 한 방울로 통풍검사 기술(카이스트), 치매 단백질 제거 금속착물 개발(기초지원연, 카이스트, DGIST, UNIST), 소변으로 암진단 기술(UNIST), 물 속에서도 쓰는 고점착 패치소재 개발(성균관대), 3D 프린터로 인체혈관 구조 제작(전남대병원, 부산대, 포스텍)이 선정됐다. 의과학부문에서는 조울증 유발 핵심단백질 메커니즘 규명(포스텍, UNIST), 아토피피부염 치료 바이오신약 후보물질 개발(한양대), 장내 면역세포 분화 돕는 마이크로RNA발견(생명연/UST), 혈관신생 지휘 전사인사 단백질 발견(카이스트/IBS), 자폐증 생쥐 모델 개발(서울대, 포스텍)이 꼽혔다. 이와 함께 과학 분야 일반 뉴스에서 바이오 연구자들이 관심을 가진 것은 기초연구지원 확대를 위한 국회 청원, 과학기술혁신본부장과 중소기업부 장관 후보자 자격 논란, 정부출연연구기관 비정규직 문제 등이 꼽혔다. 한편 브릭은 2003년부터 매년 연말 생명과학관련 연구자들을 대상으로 ‘국내 바이오 10대 뉴스’를 선정했고 2011년부터는 국내 바이오분야 연구성과 및 뉴스 톱5를 선정해 발표하고 있다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

김홍표의 크리스퍼 혁명/김홍표 지음/동아시아/336쪽/2만원DNA 혁명 크리스퍼 유전자가위/전방욱 지음/이상북스/332쪽/1만 8000원세계보건기구(WHO)에 따르면 매년 모기로 인한 전 세계 사망자 수는 70만명을 훌쩍 넘는다. 만약 이 세상에서 모기를 차츰 사라지게 할 수 있다면? 암컷 모기의 DNA를 살짝 건드려 불임을 유발하면 이 유전자가 후손들에게 유전되면서 알을 낳지 못하는 암컷 모기들이 점점 많아지게 된다. 이 같은 실험 계획은 영국에서 시작돼 중국에서 실제 진행되고 있다. 특정 유전자만 찾아내 자르고 붙일 수 있는 신기술 ‘크리스퍼 유전자가위’(CRISPR-Cas9)를 이용해서 말이다. ‘크리스퍼 유전자가위’의 발견으로 인간은 신의 영역에 한 발짝 다가서게 됐다. 유전자 조작을 통해 암이나 에이즈 같은 난치병을 치료할 길이 열렸지만 동시에 예상할 수 없는 생태계 혼란과 윤리 문제에 직면할 수 있다. 이 때문에 유전자가위를 두고 ‘편집’이냐 ‘교정’이냐 용어 싸움도 뜨겁다. 과학 저술가로 활발한 김홍표 아주대 약학교수는 ‘김홍표의 크리스퍼 혁명’(동아시아)을 통해 크리스퍼 유전자가위의 기원과 최신 연구 동향, 전망 등을 일반인들도 이해하기 쉽도록 모기나 바나나, 복제양 돌리 등 다양한 사례를 들어 친절하게 설명한다. 김 교수는 유전자가위를 바퀴의 진화에 비유하며 “1·2세대 가위가 달구지나 자전거 바퀴라면 3세대 가위는 시속 100㎞로 달리는 승용차 바퀴에 비견할 수 있다”고 말한다. 더불어 윤리 문제에 초점을 맞춘 ‘DNA 혁명 크리스퍼 유전자가위’(이상북스)도 함께 보면 좋겠다. 아시아생명윤리학회장으로 활동 중인 전방욱 강릉원주대 생물학과 교수가 쓴 책으로 유전자가위 기술이 초래할 수 있는 생명윤리의 위기를 심도 있게 그렸다. 그는 인간의 유전자 편집 실험을 두고 ‘미끄러운 비탈길’에 서 있다고 비유한다. 한번 가위질을 시작하면 “비탈 꼭대기에서 원하지 않았던 바닥으로 떨어지게 된다”는 경고다. 신융아 기자 yashin@seoul.co.kr

美 명문대들 사용권 놓고 소송전 버클리팀 먼저 특허 출원했지만 브로드硏, 신속심사로 인정받아 눈에 보이지 않는 작은 가위에 대한 특허권을 둘러싸고 미국과 유럽에서 또 한번의 큰 전쟁이 벌어질 것으로 보인다. 생물의 유전정보를 담은 DNA를 자르고 편집하는 유전자 가위는 생물학 분야에서 가장 주목받는 혁신 기술이다. 현재 가장 많이 활용되고 연구되는 3세대 유전자 가위 기술 ‘크리스퍼-캐스9 유전자가위’는 DNA를 자르는 절단효소(단백질)와 크리스퍼RNA(crRNA)를 붙여 만든다. 문제 되는 DNA를 찾아가는 길잡이 역할을 하는 RNA만 바꾸면 원하는 DNA 염기서열을 잘라낼 수 있기 때문에 앞 세대의 유전자 가위 기술보다 더 정교하고 활용 범위도 넓다는 장점이 있다.기초과학연구원(IBS) 유전체교정연구단 김진수 단장은 지난해 절단 효소인 캐스9 단백질 대신 Cpf1이라는 물질을 사용하면 더 작은 표적의 위치까지 정확하게 찾아간다는 사실을 증명했다. 유전자 가위를 좀 더 정교하고 활용도가 높게 만들기 위한 시도들이 미국과 유럽 등 선진국을 중심으로 다각도로 연구되고 있다. 연구가 활발한 만큼 지적소유권을 둘러싼 분쟁도 가열되고 있는 분위기다. 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 10월 26일자 분석보도에 따르면 미국 매사추세츠공대(MIT)와 하버드대가 공동설립한 브로드연구소와 캘리포니아 버클리대(UC버클리)의 미국 내 특허권을 둘러싼 2차전이 본격화되고 있다.특허분쟁 1라운드는 ‘진핵세포에서 크리스퍼-캐스9 사용권’을 포함하는 특허권을 둘러싼 브로드연구소와 UC버클리의 격돌에서 미국 연방특허청이 지난 2월 브로드연구소의 손을 들어주면서 일단락되는 듯싶었다. 그러나 UC버클리팀은 곧바로 “특허심판소의 법률적 해석에 근본적 오류가 있다”며 연방순회항소법정에 항소장을 제출했다. 버클리팀은 2013년 3월 자신들이 먼저 특허를 출원했지만 브로드연구소가 뒤늦게 특허를 출원하고도 ‘신속심사’라는 제도를 선택해 특허권을 인정받았다는 것이다. 이에 대해 브로드연구소팀은 “버클리팀의 발명이 실제로 쓰이려면 복잡한 조작이 필요하다”며 버클리팀의 연구를 폄하하기도 했다. 내년 초에 진행될 것으로 보이는 특허분쟁 2라운드는 브로드연구소가 특허권을 방어하기 위해 지난 25일 법원에 답변서를 제출하면서 본격화되는 분위기다. 특허분쟁 2차전의 쟁점은 ‘동식물에서 크리스퍼-캐스9 유전자 가위를 사용할 수 있는 지적소유권’으로 여기에는 사람에게서 나타나는 유전질환을 치료하는 기술까지 포함된다. 최근 유전자 가위를 이용한 유전질환 치료와 관련해 중국에서는 이미 임상시험에 들어간 것으로 알려지면서 이번 특허 분쟁은 수익성과 직결되기 때문에 양측 모두 물러설 수 없는 싸움을 한다는 분위기다. 브로드연구소는 미국 내 특허권을 지키기 위해 지난 25일 항소법원에 답변서를 제출했지만 유럽에서도 특허권을 방어하기 위한 전쟁이 지속되고 있다. 현재 브로드연구소는 유럽에서 10개의 특허를 갖고 있지만 8개의 특허권을 상실할 위기에 처해 있다. 유럽 특허청은 브로드연구소가 특허신청서에서 발명자 한 명을 제외시켰다는 이유로 지난 4월 “브로드연구소가 최초로 취득한 특허 출원일을 취소한다”는 예비판결을 내렸다. 내년 1월 중순 변론기일을 거쳐 유럽 특허청의 결정이 확정되면 브로드연구소는 UC버클리와의 특허 전쟁에서 불리하게 된다. 브로드-UC버클리의 특허 전쟁 이외에도 현재 전 세계적으로 1880가지 이상의 크리스퍼 유전자 가위 관련 특허가 있고 매달 100여건의 특허가 새로 출원되는 것으로 알려져 있다. 이 때문에 크리스퍼-캐스9 유전자 가위의 상업화에 앞서 특허전부터 통과해야 한다는 말이 나오고 있다. 이처럼 유전자 가위를 두고 불꽃 튀는 특허권 경쟁을 벌이고 있는 세계적 분위기와는 달리 한국은 생명윤리법 때문에 유전자 가위를 이용한 임상연구의 길이 막혀 있다. IBS 김진수 단장은 “2012년 처음 세상에 모습을 드러낸 유전자 가위는 기존의 생명공학의 한계를 뛰어넘는 기술로 인류를 각종 유전질환에서 해방시켜 줄 수 있을 것”이라며 “생명과 관련돼 있기 때문에 규제가 필요한 것은 사실이지만 적어도 기초적인 배아 연구는 허용할 필요가 있다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

유전자가위 기술로 원인유전자만 제거할 경우 치료도 가능 다운증후군을 일으키는 것으로 알려진 유전자가 자폐증도 일으킬 수 있다는 연구결과가 처음 밝혀졌다.한국생명공학연구원, 충남대, 미국 오거스타대 공동연구팀은 다운증후군의 원인 유전자 ‘DYRK1A’가 자폐증도 일으킨다는 사실을 ‘제브라피쉬’라는 실험동물을 이용해 검증했다고 27일 밝혔다. 이번 연구결과는 정신의학 분야 국제학술지 ‘분자 자폐’ 최신호에 실렸다. 자폐증은 사회적 소통에 어려움을 겪는 지적 장애의 일종으로 국내 7~12세 아동 중 2.64% 정도가 앓고 있는 것으로 밝혀졌다. 이는 같은 나이대의 미국 아동들에 비해 세 배 가까운 발병 수치다. 많은 연구자들이 자폐증의 원인을 찾아 치료방법을 연구하고 있지만 여전히 정확한 발병 메커니즘과 원인이 밝혀지지 않은 상태다. 연구진은 자폐증 환자들의 유전체를 분석하고 있는데 다운증후군을 일으키는 원인인 ‘DYRK1A’ 유전자의 돌연변이가 반복적으로 발견된다는 사실에 착안했다. 연구팀은 최신 생물학 연구기술인 유전자 가위 기술을 이용해 실험용 물고기인 제브라피쉬에게서 DYRK1A 유전자만을 잘라내고 관찰했다. 그 결과 DYRKA1A 유전자에 문제가 발생할 경우 다른 물고기들에 무관심하고 사회성 결여를 보이는 등 자폐 증상을 보였다. 제브라피쉬는 사람과 유전자 구성이 비슷한 물고기여서 동물실험에서 자주 쓰인다. 특히 다른 물고기들과 달리 다른 개체에 강한 친밀감을 보이며 무리를 지어 이동하는 특성 때문에 자폐실험에 적합하다고 판단됐던 것이다. 이정수 생명연 질환표적구조연구센터 박사는 “다운증후군을 유발시키고 자폐환자에게서 가장 많이 발견되는 DYRK1A 유전자가 실제로 자폐를 일으키는 주요 원인이라는 것을 처음으로 밝혀낸 것이 의미가 크다“며 ”유전자가위나 약물을 이용해 해당 유전자 활성을 조절하는 방식으로 자폐를 치료할 수도 있을 것으로 기대된다“고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

생명의 근간인 유전자까지 조작할 수 있다는 가능성을 보여준 유전공학은 앞으로 4차 산업혁명을 이끌어나갈 대표적 기술로 주목받고 있다. 미래창조과학부가 발간한 ‘2013 생명공학백서’에 따르면 생명공학(BT)에 대한 정부의 연구개발 투자액은 2조 7509억원으로 그 관심이 뜨겁다. 고령화, 식량자원, 기후변화 같은 문제의 해결책으로 생명공학에 관심이 커지면서 질환별 바이오마커 연구, 바이오이미징, 원격의료기술, 줄기세포 연구, 재생의료기술, 노화 연구, 바이오의약품 개발 등이 연구 쟁점으로 떠오르고 있다. 생명공학 분야에서도 질병 치료가 가능한 의료분야에 대한 관심이 국내외적으로 높아지자 국내 의료분야도 발 빠르게 대응하고 있다. 유전체 분석 전문기업 신테카바이오가 가톨릭대학교 여의도 성모병원과 ‘유전체 분석 및 연구’를 공동 추진하는 업무 협약을 체결했다. 여의도성모병원 임상의학연구소는 협약에 따라 신테카바이오가 보유하고 있는 유전체 빅데이터를 활용한 융합 연구 시스템을 마련하기로 했다. 이 시스템은 앞으로 환자 맞춤형 진단 및 치료 방법을 제안하는 정밀의료 서비스에 적용할 계획이다.고대의료원은 5월 29일 미래지향적 ‘지능형 병원’(Intelligent Medical Center)을 구축하기 위해 SK텔레콤과 양해각서를 체결했다. 지능형 병원이란 인공지능, 사물인터넷(IoT), 증강현실 및 가상현실 등 4차 산업혁명의 대표기술들을 활용해 환자 중심의 의료 서비스 제공과 미래의학을 실현하는 병원을 의미한다. 이번 협력으로 인공지능, IoT, 증강현실 및 가상현실 등 크게 세 가지 부문의 사업을 진행할 예정이다. 특히 인공지능 부문의 ‘진료 음성인식 시스템 연구개발(R&D)’은 의료산업의 새로운 전환점이 될 것이라고 설명한다. 최근에는 유전공학 기술을 가축 생산 목적으로 변화시키는 기술들이 발달하고 있다. 농업 분야에서는 급속도로 발전하는 BT, 정보기술(IT)과 융합하며 새로운 발전을 준비하고 있다. BT는 종자 개발에서, IT는 재배 농법에서 새로운 변화를 예고하고 있다. 재배 농법에서는 정밀농업이 본격적으로 비상하고 있다. 정밀농업은 적은 자원으로 작물이 자랄 수 있는 최적의 환경을 조성해 생산성을 극대화하는 것을 목표로 하고 있다. 한 경작지에 일괄적으로 같은 양의 비료를 주는 것이 아니라 이미 양분이 풍부한 곳에는 비료를 적게, 부족한 곳에는 비료를 많이 주어 위치 특성을 고려해 자원의 투입량이 조정되는 것이다. 이로써 적은 물과 비료, 작물 보호제를 사용하여 생산성을 높일 수 있다. 인간 유전체 분석(NGS), DNA 염기 서열 분석, 유전자 개발·복제도 활발하다. NGS란 많은 수의 유전자를 하나의 패널로 구성해 단번에 처리해 분석하는 유전체 고속 분석 방법이다. 차의과학대학교 분당 차병원은 지난 4일 NGS 기반의 검사장비를 도입해 ‘NGS 정밀의료검사실’을 개소했다. 부산대병원 역시 ‘NGS 임상검사실’의 문을 열었다. 검사실 운영을 통해 암 유전체의 정보 분석과 임상 진단, 개인 맞춤형 치료방향을 결정하는 데 적극 활용이 가능하다. DNA 염기 서열 분석은 4차 산업혁명 내의 헬스케어 산업 변화의 기반이 된다. 유전자가위는 기존 기술보다 효율적이고 간편하여 세균, 식물, 동물 등 다양한 생물체에서 유전체 교정 및 편집을 하고 있다. ‘광우병 내성 소’나 ‘인간화 장기 생산용 돼지’, 그리고 ‘근육강화 돼지’ 등이 대표적 사례이다. 김예슬 인턴기자

지난 5월 말 생명과학 분야의 권위 있는 학술지 ‘네이처 메서드’에 실린 한 편의 짧은 논문이 큰 화제를 불러일으켰다. 유전자를 수술해 암, 퇴행성질환, 감염성질환, 유전질환 등 다양한 질병 치료에 쓰일 것으로 기대되는 크리스퍼 유전자가위가 생쥐 유전체에 1000개 이상의 오프타깃 돌연변이를 일으킨다는 것이다. 돌연변이는 암의 원인이 될 수도 있다. 병을 치료하려다가 오히려 원치 않는 부작용이 생길 수도 있다. 이 논문은 지난 한 달 동안 트위터에 1100번 넘게 언급될 정도로 큰 주목을 끌었다. 학술 논문이 이렇게 많이 트윗되는 것 자체가 매우 이례적인 일이다. 주식시장에도 큰 영향을 미쳤다. 크리스퍼 유전자가위로 치료제를 개발하기 위해 설립된 미국 생명공학 회사들의 주가가 폭락해 투자자들이 하루 사이에 1000억원 이상의 막대한 손실을 입기도 했다. 논문의 저자들은 생쥐 배아에 크리스퍼 유전자가위를 도입해 실명을 유발하는 유전자 돌연변이를 원천 교정하는 데 성공하였다. 여기까지는 흥미롭고 의미 있는 결과이기는 하지만 이미 생쥐 유전자 수술에 성공한 사례가 많이 있었기 때문에 연구자와 투자자들 사이에서는 그리 놀라운 일은 아니었다. 저자들은 유전자가위의 정확성을 확인하기 위해 실명 유발 유전자가 교정된 생쥐 두 마리와 실명 유전자를 가지고 있는 비교 대상 생쥐 한 마리의 유전체 염기서열을 정밀 분석했다. 그 결과 유전자 교정된 생쥐 유전체에는 존재하지만 비교 대상 생쥐에게는 존재하지 않는 새로운 변이가 1000개 넘게 발견됐다고 보고했다. 그런데 새로운 변이가 발생한 유전체 장소의 DNA 염기서열은 크리스퍼 유전자가위가 인식할 것으로 예상되는 염기서열과는 전혀 달랐다. 그럼에도 불구하고 저자들은 이러한 변이가 크리스퍼 유전자가위에 의해 초래된, 원치 않는 오프타깃 돌연변이라고 주장했다.저자들의 주장은 학계의 기존 연구결과와 상반되는 것으로 많은 과학자들로부터 즉각적 비판을 받았다. 크리스퍼 유전자가위의 정확성은 여러 실험에서 거듭 입증되었기 때문에 저자들의 주장은 비판받을 만했다. 논문의 가장 큰 문제는 학계의 정설에 반하는 주장을 하면서 이를 입증하는 결정적인 증거는 제시하지 않았다는 데 있다. 유전체 염기서열 분석을 통해 유전자 교정된 생쥐에게만 존재하고 비교 대상 생쥐 유전체에서는 발견되지 않은 변이를 찾을 수 있었다면 이를 검증하는 반복실험을 하는 것이 당연한 순서다. 같은 크리스퍼 유전자가위를 생쥐 배아에 도입한 후 DNA를 분리해서 새롭게 찾은 변이 발생 장소에 실제로 크리스퍼에 의한 돌연변이가 유도되는지를 확인했어야 한다. 이런 확인 과정 없이 논문이 발표되었다는 것은 매우 이례적인 일이다. 특히 ‘네이처’ 자매지로 학계에 영향력이 큰 ‘네이처 메서드’에 출판되기에는 부족함이 많은 논문이었다. 또 다른 문제점은 저자들이 적절한 비교 대상 생쥐를 선택했는지 여부가 불분명하다는 점이다. 유전자 교정된 생쥐 두 마리와 비교 대상 생쥐의 유전적 배경이 다를 수 있다는 사실을 저자들이 간과했을 가능성이 있다. 이를 확인하는 것은 어렵지 않다. 비교 대상 생쥐에게는 존재하고 유전자 교정된 생쥐들에게는 존재하지 않는 새로운 변이의 유무를 확인하면 된다. 이런 변이가 수백개 이상 발견되면 비교 대상 생쥐와 유전자 교정된 생쥐들이 유전적으로 서로 다르다는 가설이 입증된다. 그렇다면 저자들이 발견한 새로운 변이들이 크리스퍼 유전자가위에 의한 것이라는 주장은 근거를 상실한다. 크리스퍼와 무관하게 원래부터 생쥐들 사이에 있던 유전적 차이를 오해한 것이라고 볼 수 있다. 과학자가 비범한 주장을 하기 위해서는 비범한 증거를 제시해야 한다. 유감스럽게도 이번 ‘네이처 메서드’ 논문은 놀라운 주장을 하면서 이를 뒷받침하는 결정적 증거를 제시하지 못했다. 실험적 검증과 합리적 논쟁을 통해 오해와 의혹이 해소되기를 기대한다.

국내 연구진이 3세대 유전자 가위기술을 뛰어넘는 신형 유전자 가위의 성능을 확인하는 데 성공했다. 기초과학연구원(IBS) 유전체교정연구단 김진수 단장과 서울대 화학부 김대식 박사 공동연구팀은 염기교정 유전자 가위가 크리스퍼 유전자 가위기술보다 더 정교하고 정확성이 높다는 사실을 확인했다. 이번 연구는 생명공학 분야 국제학술지 ‘네이처 바이오테크놀로지’ 11일자 표지논문으로 실렸다. ●3.5세대 염기교정기술 정확성 검증 유전자 가위는 동식물 세포의 특정 염기서열을 찾아내 해당 부위의 DNA를 절단하는 방법으로 유전체를 교정하는 기술이다. 크리스퍼는 DNA 염기서열 두 가닥을 모두 절단해 유전자 교정을 실시하는데 이 과정에서 무작위 변이가 나타날 가능성도 크다. 이번에 분석 대상이 된 염기교정 유전자 가위는 크리스퍼를 변형시킨 3.5세대 유전자 가위기술로 DNA 한 가닥만 잘라내 단일 염기 하나만 바꿀 수 있다. 그러나 표적에서 정확하게 작동하는지에 대해 알려진 바가 없어 실제 유전자 교정기법으로 적용하기 어려웠다. ●DNA 한가닥만 잘라 오작동 적어 연구팀은 자체 개발한 ‘절단 유전체 시퀀싱 기법’을 활용해 염기교정 유전자가위의 정확성을 유전체 전체 수준에서 밝혀냈다. 이를 통해 크리스퍼 유전자보다 염기교정 유전자 가위의 오작동 확률이 훨씬 낮다는 것을 확인했다. 연구팀 관계자는 “염기교정 유전자 가위는 단일 염기를 교체할 수 있어 선천적 유전질환의 발병 메커니즘을 밝히고 치료법을 개발하는 것은 물론 고부가가치 농축산물의 품종 개량에도 활용될 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

아산사회복지재단은 ‘제10회 아산의학상’ 수상자로 기초의학 부문에 김진수 기초과학연구원 유전체교정연구단장을, 임상의학 부문에 한덕종 서울아산병원 일반외과 교수를 선정했다고 21일 밝혔다.올해 젊은 의학자 부문에는 최정균 카이스트 바이오·뇌공학과 교수와 안정민 울산의대 심장내과 교수가 수상의 영예를 안았다. 김 단장과 한 교수에게는 각각 3억원, 최정균 교수와 안정민 교수에게 각각 5000만원의 상금이 수여된다. 기초의학 부문 수상자인 김진수 단장은 유전자 염기서열 일부를 자르거나 교정할 수 있는 3세대 유전자가위 ‘크리스퍼-카스9’를 개발해 학계의 이목을 이끌었다. 2012년 인간 세포의 유전자 교정을 세계 최초로 성공하기도 했다. 지난해는 크리스퍼 유전자가위에 새로운 절단효소 ‘Cpf1’을 장착해 더 정밀하게 원하는 부분을 교정할 수 있는 신형 유전자가위 ‘크리스퍼-Cpf1’의 정확성을 검증하기도 했다. 임상의학 부문 수상자인 한 교수는 신장·췌장 이식의 불모지였던 국내에서 1992년 뇌사자의 신장·췌장 동시 이식술에 성공한데 이어 같은 해 생체기증자 췌장 이식술에도 최초로 성공한 공로를 인정받았다. 한 교수는 지난해 12월까지 국내에서 가장 많은 4631건의 신장이식술을 시행했고, 췌장이식은 뇌사자와 생체기증자를 포함해 350건을 달성했다. ‘젊은 의학자’로 선정된 최정균 교수는 DNA 빅데이터의 분석을 통해 다양한 질병의 주요 원인 인자를 규명한 점이 높이 평가됐다. 안정민 교수는 수술 없이 혈관을 통한 최소침습시술로 심장 스텐트·판막 등을 장착시켜 심장질환 환자에게 새로운 치료지침을 제시했다. 한편 아산사회복지재단은 기초의학·임상의학 분야에서 뛰어난 업적을 이룬 의과학자를 격려하기 위해 지난 2007년부터 연구비 지원 프로그램을 운영하고 있다. 정현용 기자 junghy77@seoul.co.kr

지난해 5월 중국 허베이과학기술대 한춘위 교수팀은 세균에서 유래한 새로운 유전자가위를 발견했다는 논문을 발표해 주목을 받았다. 유전자가위는 인간세포 및 동식물세포의 유전자를 마음대로 잘라 붙여 교정하는 도구로 난치병 치료와 고부가가치 농작물, 가축 개발 등에 널리 활용될 수 있기 때문에 21세기 분자의학과 생명공학의 혁신을 이끌 도구로 각광받고 있다.한 교수팀은 RNA로 유도해 표적 DNA를 절단하는 크리스퍼 유전자가위와 달리 DNA로 유도돼 표적 DNA를 절단하는 새로운 유전자가위 ‘NgAgo’를 발견했다고 발표했다. 학계에서 무명에 가까웠던 한 교수는 이 논문 한 편으로 노벨상 후보로까지 언급되었다. 중국 정부는 한 교수를 지원하기 위해 340억원을 투자하기로 결정했고 세계 최대 효소회사 노보자임은 한 교수로부터 NgAgo 특허실시권을 확보했다고 발표했다. 한 교수팀의 논문이 발표된 이후 전 세계 수많은 연구자들이 새로운 유전자가위 실험에 착수했다. 그러나 놀랍게도 실험에 성공한 연구팀은 하나도 없었다. 필자를 포함해 미국, 독일, 중국의 여러 연구팀은 재현 실험에 실패한 결과를 각자 논문으로 보고했다. 실패한 실험 결과를 바탕으로 논문이 여러 편 발표되는 것은 매우 이례적인 일이었다. 그만큼 NgAgo에 대한 학계의 관심이 컸다는 사실을 말해 준다. 국내외 언론은 이를 두고 ‘중국판 황우석 사태’ 또는 일본 연구소의 줄기세포 조작 사건을 빗대 ‘제2의 오보카타 사건’이라고 보도했다. 한 교수가 의도적으로 실험 결과를 조작했을 가능성이 있다는 말이다. 허베이대는 조사위원회를 구성해 한 교수 논문의 조작 여부를 밝히기로 했다. 유감스럽게도 생명과학 분야를 포함한 학계에서 논문 조작 사건이 종종 발생한다. 논문 조작은 과학에 대한 사회적 신뢰를 크게 훼손할 뿐 아니라 동료 학자들에게도 큰 피해를 끼친다. 조작된 결과를 근거로 연구할 경우 막대한 재원과 시간을 낭비하게 되기 때문이다. 논문 조작 사실이 입증되면 논문은 취소되고 논문 저자들도 징계를 받게 될 뿐 아니라 학계에서 퇴출될 수 있다. 그럼에도 불구하고 논문 조작 사건이 종종 발생하는 이유는 논문 한 편으로 유명해지고 막대한 연구비를 받을 수 있다는 유혹에 굴복하는 과학자들이 있기 때문이다. 모든 사람들을 잠시 속일 수 있고 일부 사람들을 영원히 속일 수는 있지만 모든 사람들을 오랫동안 속일 수는 없는 법이다. 특히 학계의 주목을 크게 받은 논문일수록 많은 과학자들이 이를 검증하기 때문에 조작 여부가 밝혀지는 것은 시간문제다. 과학적 사기 사건은 왜 근절되지 않을까. 안타깝게도 과학자의 잘못된 확신에서 비롯되는 경우가 많다. 실험 결과를 잘못 해석해서 확신을 갖게 되고 이에 부합하는 우연한 결과만 취사선택하거나 심지어 조작까지 하는 것이다. 황우석 박사에게는 NT1이라는 줄기세포가 있었고 일본의 오보카타 박사에게도 오해를 불러일으키는 무언가가 있었다. 이를 근거로 황 박사와 오보카타 박사는 줄기세포를 만들었다고 확신하게 되었고 재현이 되지 않자 데이터를 조작하게 되었다. 조사위원회의 공식 발표가 남아 있지만 한 박사도 다르지 않을 것이다. 스스로를 속인 것이다. 과학자의 신념은 중요하다. 세상을 바꾼 위대한 발견과 발명을 이룬 학자들은 남들이 아무리 불가능한 일이라고 해도 이를 귀담아듣지 않는, 자기 확신이 강한 사람일 가능성이 크다. 그러나 확신이 지나치면 이에 반대되는 증거를 무시하고 편향적으로 증거를 수집하거나 심지어 조작까지 할 수 있다. 자기 확신의 위험성을 중화시켜 주는 것이 합리적 회의주의이다. 남들의 연구 결과는 물론 자신의 실험 결과도 합리적으로 의심하는 것이 과학자의 중요한 자질이다. 그러나 의심만 하는 사람은 아무것도 이룰 수 없다. 과학자는 확신과 의심 사이에서 끊임없이 균형을 잡아야 하는 어려운 직업이다.

●액정을 금속처럼 만드는 기술 개발 카이스트(총장 강성모) 나노과학기술대학원 윤동기 교수팀이 액체와 고체의 중간 성질을 갖고 있는 액정 재료들을 금속처럼 단단하게 만드는 3차원 나노패터닝 기술을 개발했다. 이번 기술을 활용하면 현재 액정 기술로는 구현이 불가능한 복잡한 구조를 만들 수 있어 센서, 차광소재, 분리막 등 다양한 분야에서 응용할 수 있게 된다. 이 연구 성과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 10일자에 실렸다. ●유전자가위로 식품 유해물질 생성 줄여 한국식품연구원(원장 박용곤) 장내미생물연구단 김효진 박사팀은 최신 유전자 교정 기술인 ‘크리스퍼-캐스9’ 유전자가위를 이용해 효모의 특정 유전자를 제거하면서 식품 미생물의 유해물질 생성을 줄이는 데 성공했다. 보통 식품 미생물에 있는 유해성 유전자를 제거할 때 유전자 재조합 방식을 이용한다. 이런 경우 항생제 유전자가 끼어드는 등 부작용이 있었다. 이번 연구는 생화학 분야 국제학술지 ‘국제 미생물 및 생명공학’ 최신호에 실렸다. ●ETRI, 국방 통합 네트워크 실험 착수 한국전자통신연구원(ETRI·원장 이상훈)과 국방부, 국군지휘통신사령부는 오는 7월까지 ‘All-IP 통합네트워크 구축 U-실험사업’을 구축한다고 14일 밝혔다. 통합네트워크 기술은 군대 네트워크를 한 통신망으로 묶어 파악 가능한 모든 요소를 효과적으로 연계하는 것이다. 정보 우월성을 기반으로 전투력을 높여 네트워크전에 대비할 수도 있다고 연구원은 설명했다.

과학 학술지 ‘사이언스’는 지난해 말 새로 당선된 미국 대통령이 결정해야 할 중요한 과학 정책 이슈들을 열거했다. 시민의 삶과 건강, 안전과 밀접한 과학적 현안들이다. 그만큼 국가 지도자의 올바른 판단과 합리적 의사결정이 중요하다. 이 현안들은 비단 미국 대통령뿐 아니라 올해 나올 우리나라 차기 대통령에게도 해당되는 얘기다. 사이언스가 선정한 여섯 가지 과학 이슈 가운데 특히 유전자가위를 이용한 인간 배아 유전자수술 허용 여부에 대해 소개하고자 한다. 법률상 모순으로 인해 우리 사회에도 당면한 문제가 되고 있기 때문이다. 최근 개발된 크리스퍼 유전자가위 덕분에 이제 인간을 포함한 모든 동식물의 유전자를 마음대로 고쳐 쓰는 것이 가능해졌다. 이미 중국 연구진은 인간 배아의 유전자 일부를 유전자가위로 제거하거나 교정하는 데 성공했고 이에 뒤질세라 유럽, 미국 연구진도 경쟁적으로 인간 배아 연구에 착수했다. 다만 지금까지 진행된 모든 연구는 배아의 착상과 출산을 전제로 한 것이 아니고 실험실에서 배아의 특정 유전자 기능을 연구하거나 유전자가위의 효과를 검증하기 위한 것이다. 인간 배아 연구는 나라마다 규제 수준이 다르다. 중국과 미국을 비롯한 여러 나라들은 배아 연구를 법률로 금지하지 않기 때문에 정부 승인 없이 기관 심의만 통과하면 가능하다. 영국, 일본, 스웨덴 등은 정부의 승인을 전제로 배아 연구를 수행할 수 있다. 반면 한국과 독일 등은 법률로 배아의 유전자 변이를 수반하는 연구 자체를 금지하고 있다. 연구 단계를 넘어 유전자치료를 받은 배아를 착상한 뒤 출산하게 하는 임상 적용은 많은 나라에서 법률로 금지하고 있다. 크리스퍼 유전자가위 기술의 등장으로 각국 정부와 국회는 인류의 미래에 지대한 영향을 미칠 수 있는 중요한 결정을 앞두고 있다. 한국의 차기 대통령과 국회도 배아 연구를 어느 선까지 허용하고 규제해야 할지 결정해야 한다. 유전질환으로 고통받는 환자들과 그들이 출산하게 될 아이들을 생각하면 연구를 허용하는 것이 합당하다. 반면 연구 과정에서 배아가 새로 생성되고 폐기될 수밖에 없어 이를 제한하거나 금지해야 한다는 주장도 만만치 않다. 그러나 국내 시험관 아기 시술 산부인과에서 일정 기간 보관한 뒤 폐기되는 잔여 배아가 매년 수만개에 이르는 현실을 돌아본다면 배아 연구 자체를 법률로 금지하는 것은 불합리하다. 연구를 금지하면 기술 축적이 불가능해지고 항차 예비 부모들이 외국에 나가 배아 유전자수술을 받고 귀국하는 부작용이 발생할 수 있다. 또 국내에서 불법적으로 배아 유전자수술을 감행하게 될 가능성도 있다. 연구를 허용하고 합리적으로 규제해야 이런 폐단을 막고 기술 경쟁력을 확보할 수 있다. 국내 생명윤리법은 질병의 치료와 예방을 목적으로 인간의 배아 유전자에 변이를 일으키는 행위를 범죄로 규정하고 처벌한다. 실제 임상에 적용해 출산에 이르게 하는 것만 금지하는 것이 아니라 연구 목적으로 배아를 만드는 행위 자체를 금지한다. 대신 대통령령으로 정한 일부 질환에 대한 연구 목적으로 인공수정 후 폐기 예정인 잔여 배아를 활용하는 것은 허용한다. 그러나 잔여 배아 중에 유전자 변이가 알려진 것이 없기 때문에 유전질환의 원인이 되는 돌연변이 교정을 위한 유전자가위 연구에는 무의미하다. 반면 질병 치료가 아니고 외모, 성격, 지능 등을 개선, 강화하기 위한 목적으로 배아 유전자를 바꾸는 행위는 규제하지 않고 있다. 입법 당시에 유전자가위 기술이 개발되지 않았기 때문에 질병 치료가 아닌 강화 목적으로 인간 유전자를 바꿀 수 있다는 가능성을 예측하지 못했던 것으로 생각된다. 이런 법적 모순을 해소하지 않으면 유전자가 강화된 아이가 한국에서 출산될 가능성을 배제할 수 없다. 차기 대통령과 국회는 글로벌 스탠더드에 맞게 현행 생명윤리법을 개정해 배아 연구는 허용하되 강화 목적으로 배아 유전자를 수정해 출산까지 이르게 하는 것은 법률로 금지해야 한다.

2016년 세계 과학계는 연초부터 숨가쁘게 움직였다. 2월 말 아인슈타인이 상대성 이론을 발표하면서 예측했던 중력파의 존재가 발견됐다는 소식을 시작으로 3월에는 인공지능 알파고와 바둑천재 이세돌 9단의 대결, 하반기에는 지구와 가장 가까운 거리에 있는 골디락스 행성 ‘프록시마b’의 발견 등이 대표적이다. 국내 과학계는 한국과학기술연구원(KIST) 설립 50주년을 맞아 ‘대한민국 과학기술 50주년’이라는 모토로 다채로운 과학기술 관련 행사를 열었음에도 불구하고 하반기 복잡한 정국 상황 때문에 기억에 남는 행사는 없다. 그렇지만 ‘음지에서 양지를 지향한다’는 어느 기관처럼 항상 그렇듯이 연구자들은 사회의 스포트라이트와 상관없이 지금 이시간에도 묵묵히 연구현장을 지키고 있다. 올해 국내 과학계에서 선보일 새로운 연구성과는 무엇들이 있을까. ● “숨만 쉬어봐, 어떤 질병인지 알려줄께” 질병진단 정밀호흡센서 등장 현재 천식이나 만성 폐쇄성 폐질환(COPD), 폐암, 폐결핵 등을 진단하기 위해서는 혈액을 채취하거나 조직 검사, 컴퓨터 단층촬영(CT) 같은 영상 진단 등 을 거쳐야 하기 때문에 환자는 시간 및 비용 부담이 크다. 음주측정기처럼 간단하게 숨쉬는 것만으로도 각종 질환여부를 진단할 수 있다면 얼마나 편할까. 실제로 사람이 숨을 쉬면서 내뱉는 호흡 속에는 다양한 휘발성 유기화합물 가스들이 포함돼 있는데 이 중 일부는 질병과 밀접한 연관성이 있다. 예를 들어 아세톤은 당뇨, 톨루엔은 폐암, 황화수소는 구취 등과 연관돼 있다. 현재도 호흡 속 가스를 분석하는 장비가 있지만 크기가 커서 휴대가 불가능하기 때문에 의료기관에서만 사용할 수 있으며 혈액검사에 비해 정확도도 떨어진다는 단점이 있다. 올해 안에 국내 연구진이 호흡만으로도 각종 질병을 진단할 수 있는 초소형 센서가 등장할 예정이다. 이 센서는 음주측정기처럼 가벼울 뿐만 아니라 혈액 검사만큼 정확하다. 이 센서는 기체분자 1000만개 중 1개를 인식하는 ppb 수준의 유기 화합물 가스를 검출할 수 있다. 나노 촉매를 이용하기 때문에 휴대가 편리한 것은 물론 무선통신 시스템과 연결해 스마트폰과 연동돼 원격진료에도 활용할 수 있다. 원격진료와 관련해 멀리 떨어진 환자의 초음파 영상 진단과 검진이 가능한 이동식 소형 경량 의료용 로봇도 올해 등장한다. 의료기관이 멀리 떨어져 있는 산간이나 도서벽지에서 환자가 발생했을 경우 인터넷으로 연결해 초음파 영상을 촬영하고 기계 손으로 진료를 할 수 있는 일종의 의사 ’아바타 로봇’인 셈이다. 이 로봇에는 ‘햅틱 인터페이스 기술’이 적용돼 의사가 로봇과 인터넷으로 연결돼 로봇팔로 환자를 맥진했을 경우 환자를 누르거나 만지는 힘을 멀리서도 정밀하게 느껴질 수 있다. 이 때문에 오지에 있는 환자를 간단하게 진료하거나 만성질환자 관리에 도움을 줄 것으로 기대된다. 최근 미용 목적으로 무분별하게 시행되고 있어서 문제가 되고 있지만 악안면 성형수술은 윗턱과 아래턱의 기형 때문에 치아가 맞지 않아 얼굴 모양의 변형에 문제가 있는 이들을 대상으로 수행되는 외과수술이다. 특히 턱 신경과 관련돼 있기 때문에 정밀하고 복잡한 수술로 알려져 있다. 치아 임플란트 수술도 최근 많이 시행되고 있지만 자칫 치아신경을 건드려 안면마비가 생기는 경우도 종종 생긴다. 이들 수술 뿐만 아니라 두개골 함몰 재건수술 같이 근육과 신경이 복잡하게 지나가는 수술은 사전 준비가 복잡하고 어렵다. 이 때문에 3차원(3D) 환자맞춤형 모델링 영상기술을 이용해 환자의 정밀한 입체영상을 만들어 수술부위를 사전에 정확하게 파악한 뒤 수술에서 필요한 사항과 수술시 발생할 수 있는 상황을 사전에 파악할 수 있는 수술계획 소프트웨어가 올해 등장해 복잡한 수술의 성공률이 한층 높아질 것으로 예상된다. ●더 정확한 내비게이션…백색소음으로 잡는 층간소음 우리나라 인구의 65%, 대도시 인구의 80% 이상이 아파트나 연립주택 같은 공동주택에 거주하고 있다. 이 때문에 최근 가장 큰 사회적 문제가 되고 있는 것은 다름 아닌 ’층간소음’. 특히 요즘처럼 실내 활동이 많은 겨울철에는 층간소음 피해가 급증하고 있다. 심할 경우 이웃간 살인사건까지 벌어질 정도로 심각하다. 층간 소음의 50~60%는 아이들이 뛰거나 어른들이 걷는 것처럼 일상생활에서 발생하는 어쩔 수 없는 소음이 대부분이다. 층간소음을 줄이기 위해서는 건물 설계단계부터 저감기술을 적용하고 거실에 카펫처럼 흡음제를 깔아주는 것이 방법이 될 수 있지만 층간소음을 완전히 줄일 수는 없는 것이 사실이다. 이 때문에 국내 연구진은 사물인터넷(IoT)와 빅데이터 기술을 활용해 층간소음 문제를 해결할 수 있는 방안을 연구하고 있다. 소음별 크기와 지속시간, 거주자의 연령과 연령에 따라 싫어하는 소리, 소리의 주파수를 분석해 특정 주파수를 이용해 윗층에서 발생하는 소음을 중화시키는 방식이다. 이렇게 될 경우 굳이 윗층과 아래층 사이에 소리를 막는 두꺼운 마감재를 넣을 필요가 없게 돼 공사 비용도 줄이고 손쉽게 층간소음을 없앨 수 있을 것으로 예상된다. 자동차 운전자에게 필수품이 된 내비게이션의 정확도를 높이는 기술도 올해 등장한다. 현재 내비게이션 GPS 오차범위는 10m 정도 되지만 이를 70㎝ 이내로 줄이는 초정밀 GPS 위성보정 시스템이 그것이다. 현재와 같은 오차범위를 가진 시스템에서는 교차로가 복잡하게 엉켜이는 도심이나 고속도로의 진출입로가 여러 개인 곳은 헷갈려 원하는 곳이 아닌 전혀 다른 장소로 빠져나가게 돼 난감할 때가 간혹 있다. 그러나 초정밀 GPS 보정시스템은 2만2000㎞ 상공에 있는 위성이 내려보내는 위치정보 신호를 국내 7개 기지국에서 받아 중앙처리국에 보낸 뒤 보정값을 계산해 다시 위성에 쏘아올리고 내려받는 방식이다. 7개 기지국에서 받은 정보를 보정해 다시 받기 때문에 GPS 정보의 정확도는 그만큼 더 높아지게 된다. 초정밀 GPS는 일반 차량이나 항공기의 내비게이션 뿐만 아니라 자율주행차, 드론 등 무인이동체를 활용하는데 있어서 반드시 필요한 시스템이다. 이 기술이 상용화되는 2020년경이 되면 내비게이션 때문에 잘못된 길을 들어설 일은 없을 것으로 보인다. ●김치유산균으로 아토피 잡고, 슈퍼컴으로 작황 예측 영유아와 어린이들에게서 주로 나타나는 심한 가려움증을 유발하는 만성적 염증성 피부질환인 아토피 피부염은 부모들의 고민꺼리다. 환경오염, 식품첨가물, 집먼지와 진드기 등이 원인으로 알려져 있지만 정확한 발병원인이 알려지지 않은 상태다. 김치가 아토피 피부염에 효과가 있다는 이야기는 이전에도 많이 있었지만 아토피를 앓는 연령대가 대부분 김치 먹기를 어려워하는 영유아들이다. 이 때문에 김치에서 유용한 유산균만 추출해 알약 형태로 만들거나 가루형태로 만들어 우유나 물에 타먹기 좋게 만들 필요가 있었다. 최근 개발이 완료된 김치 유산균 ‘와이셀라 시바리아 WIKIM28’이 바로 그것이다. 이번에 개발한 WIKIM28은 아토피 피부염을 유발시킨 동물을 이용한 실험에서 아토피 피부염과 관련한 가려움과 붓기 등 증상을 40% 정도 줄일 뿐만 아니라 아토피 피부염을 일으키는 것으로 알려진 혈중 면역글로불린E(IgE) 생성을 절반 가까이 억제하는 것으로 나타났다. 최근 연구진이 민간기업과 기술이전 협상을 벌이고 있는 만큼 조만간 제품으로 선보일 수 있을 것으로 예상된다. 전 세계 식량전쟁에 대비한 연구도 올해 가시적인 성과가 나올 것으로 보인다. 슈퍼컴퓨터 시뮬레이션을 통해 식량 작물의 미래 생산성을 세계에서 가장 높은 정확도로 예측하는 기술이다. 전국 농경지를 가로 세로 각각 30m 단위로 쪼개 여기서 생산되는 작물의 생산성과 작황을 예측하려는 것. 이를 위해 과학자들은 2000년부터 2080년까지 20년 간격으로 예측을 하는 것을 목표로 기후변화 시나리오, 연도별 변동성, 작물별 특성, 농지의 특성 등 수많은 변수를 계산하기 위해 서버 640대 분량, 중앙처리장치(CPU) 3840개로 구성된 슈퍼컴퓨터를 사용하고 있다. 일반 컴퓨터를 사용할 경우 총 830만 시간, 약 947년이 걸리는 대규모 계산에 해당한다. 이번 예측기술이 완성되면 기후변화 시나리오에 따른 농업 생태계 변화와 미래 주요 식량작물 생산성을 예측해 국내 작물 수급 정책에 반영할 수 있을 것이다. 이 뿐만 아니라 아프리카나 동남아시아 같이 식량안보 위기 국가를 대상으로 식량생산 예측정보를 제공해 식량원조 정책수립에도 도움을 줄 수 있을 것으로 예상된다. ●영상인식 AI “범인 꼼짝마” 지난해 초 이세돌 9단과 구글 딥마인드의 알파고 대국 이후 인공지능(AI)에 대한 관심이 높아지고 있다. 더군다나 AI와 빅데이터가 ‘4차 산업혁명’의 핵심으로 주목받으면서 기업들도 연구에 적극 나서고 있는 형세다. 국내에서는 사람의 말을 그대로 인식할 수 있는 AI ‘엑소브레인’이 대표적이다. 엑소브레인은 지난해 11월 국내 퀴즈왕들과 장학퀴즈 대결을 펼쳐 압도적 승리를 거두기도 했다. 여기에 최근에는 CCTV 동영상 속 대상을 분석해 추적할 수 있는 시각인식 AI ‘딥뷰’(DeepView)도 조만간 등장할 계획이다. 엑소브레인과 함께 토종 AI인 딥뷰는 CCTV 동영상 속 인물이나 차량을 파악한 뒤 다른 동영상 속에 나타나는 대상이 같은 사람이나 물체임을 인식하는 방식이다. 이전에는 CCTV를 이용해 건물 칩입자나 뺑소니 차량을 찾기 위해서는 동영상을 일일이 돌려보면서 사람이 직접 조사해야 하지만 딥뷰 기술을 활용하면 순식간에 원하는 정보를 찾을 수 있게 된다. 이 밖에도 세계적인 과학저널 ‘네이처’와 ‘사이언스’에서 지난해 미국 대선을 앞두고 차기 대통령이 반드시 알아야할 과학 이슈 중 하나로 꼽힌 유전자 가위 기술 역시 올해 우리가 주목해야 할 연구 중 하나로 예상된다. 최신 유전자 가위기술로 주목받고 있는 ‘크리스퍼 유전자 가위’를 이용해 유전 질환 뿐만 아니라 비유전성 질환 치료 가능성에 국내 연구진이 본격 나설 예정이다. 실제로 생쥐를 이용해 노인성 황반변성 질환을 유전자 가위를 이용해 치료하는 것에 성공하기도 했다. 과학자들은 VEGF라는 성장인자가 망막에 과도하게 증가하면서 노인성 황반변성이 나타난다는 것을 밝혀내고 유전자가위를 주입해 VEGF 유전자 일부를 제거해 치료하는데 성공한 것이다. 이번 연구가 성공할 경우 다양한 유전성 난치병 치료 뿐만 아니라 비유전성 난치병 치료도 가능해질 것으로 예상된다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

2016년 세계 과학계는 연초부터 숨가쁘게 움직였다. 2월 말 아인슈타인이 상대성 이론을 발표하면서 예측했던 중력파의 존재가 발견됐다는 소식을 시작으로 3월에는 인공지능 알파고와 바둑천재 이세돌 9단의 대결, 하반기에는 지구와 가장 가까운 거리에 있는 골디락스 행성 ‘프록시마b’의 발견 등이 대표적이다. 국내 과학계는 한국과학기술연구원(KIST) 설립 50주년을 맞아 ‘대한민국 과학기술 50주년’이라는 모토로 다채로운 과학기술 관련 행사를 열었음에도 불구하고 하반기 복잡한 정국 상황 때문에 기억에 남는 행사는 없다. 그렇지만 ‘음지에서 양지를 지향한다’는 어느 기관처럼 항상 그렇듯이 연구자들은 사회의 스포트라이트와 상관없이 지금 이시간에도 묵묵히 연구현장을 지키고 있다. 올해 국내 과학계에서 선보일 새로운 연구성과는 무엇들이 있을까. ● “숨만 쉬어봐, 어떤 질병인지 알려줄께” 질병진단 정밀호흡센서 등장 현재 천식이나 만성 폐쇄성 폐질환(COPD), 폐암, 폐결핵 등을 진단하기 위해서는 혈액을 채취하거나 조직 검사, 컴퓨터 단층촬영(CT) 같은 영상 진단 등 을 거쳐야 하기 때문에 환자는 시간 및 비용 부담이 크다. 음주측정기처럼 간단하게 숨쉬는 것만으로도 각종 질환여부를 진단할 수 있다면 얼마나 편할까. 실제로 사람이 숨을 쉬면서 내뱉는 호흡 속에는 다양한 휘발성 유기화합물 가스들이 포함돼 있는데 이 중 일부는 질병과 밀접한 연관성이 있다. 예를 들어 아세톤은 당뇨, 톨루엔은 폐암, 황화수소는 구취 등과 연관돼 있다. 현재도 호흡 속 가스를 분석하는 장비가 있지만 크기가 커서 휴대가 불가능하기 때문에 의료기관에서만 사용할 수 있으며 혈액검사에 비해 정확도도 떨어진다는 단점이 있다. 올해 안에 국내 연구진이 호흡만으로도 각종 질병을 진단할 수 있는 초소형 센서가 등장할 예정이다. 이 센서는 음주측정기처럼 가벼울 뿐만 아니라 혈액 검사만큼 정확하다. 이 센서는 기체분자 1000만개 중 1개를 인식하는 ppb 수준의 유기 화합물 가스를 검출할 수 있다. 나노 촉매를 이용하기 때문에 휴대가 편리한 것은 물론 무선통신 시스템과 연결해 스마트폰과 연동돼 원격진료에도 활용할 수 있다. 원격진료와 관련해 멀리 떨어진 환자의 초음파 영상 진단과 검진이 가능한 이동식 소형 경량 의료용 로봇도 올해 등장한다. 의료기관이 멀리 떨어져 있는 산간이나 도서벽지에서 환자가 발생했을 경우 인터넷으로 연결해 초음파 영상을 촬영하고 기계 손으로 진료를 할 수 있는 일종의 의사 ’아바타 로봇’인 셈이다. 이 로봇에는 ‘햅틱 인터페이스 기술’이 적용돼 의사가 로봇과 인터넷으로 연결돼 로봇팔로 환자를 맥진했을 경우 환자를 누르거나 만지는 힘을 멀리서도 정밀하게 느껴질 수 있다. 이 때문에 오지에 있는 환자를 간단하게 진료하거나 만성질환자 관리에 도움을 줄 것으로 기대된다. 최근 미용 목적으로 무분별하게 시행되고 있어서 문제가 되고 있지만 악안면 성형수술은 윗턱과 아래턱의 기형 때문에 치아가 맞지 않아 얼굴 모양의 변형에 문제가 있는 이들을 대상으로 수행되는 외과수술이다. 특히 턱 신경과 관련돼 있기 때문에 정밀하고 복잡한 수술로 알려져 있다. 치아 임플란트 수술도 최근 많이 시행되고 있지만 자칫 치아신경을 건드려 안면마비가 생기는 경우도 종종 생긴다. 이들 수술 뿐만 아니라 두개골 함몰 재건수술 같이 근육과 신경이 복잡하게 지나가는 수술은 사전 준비가 복잡하고 어렵다. 이 때문에 3차원(3D) 환자맞춤형 모델링 영상기술을 이용해 환자의 정밀한 입체영상을 만들어 수술부위를 사전에 정확하게 파악한 뒤 수술에서 필요한 사항과 수술시 발생할 수 있는 상황을 사전에 파악할 수 있는 수술계획 소프트웨어가 올해 등장해 복잡한 수술의 성공률이 한층 높아질 것으로 예상된다. ●더 정확한 내비게이션…백색소음으로 잡는 층간소음 우리나라 인구의 65%, 대도시 인구의 80% 이상이 아파트나 연립주택 같은 공동주택에 거주하고 있다. 이 때문에 최근 가장 큰 사회적 문제가 되고 있는 것은 다름 아닌 ’층간소음’. 특히 요즘처럼 실내 활동이 많은 겨울철에는 층간소음 피해가 급증하고 있다. 심할 경우 이웃간 살인사건까지 벌어질 정도로 심각하다. 층간 소음의 50~60%는 아이들이 뛰거나 어른들이 걷는 것처럼 일상생활에서 발생하는 어쩔 수 없는 소음이 대부분이다. 층간소음을 줄이기 위해서는 건물 설계단계부터 저감기술을 적용하고 거실에 카펫처럼 흡음제를 깔아주는 것이 방법이 될 수 있지만 층간소음을 완전히 줄일 수는 없는 것이 사실이다. 이 때문에 국내 연구진은 사물인터넷(IoT)와 빅데이터 기술을 활용해 층간소음 문제를 해결할 수 있는 방안을 연구하고 있다. 소음별 크기와 지속시간, 거주자의 연령과 연령에 따라 싫어하는 소리, 소리의 주파수를 분석해 특정 주파수를 이용해 윗층에서 발생하는 소음을 중화시키는 방식이다. 이렇게 될 경우 굳이 윗층과 아래층 사이에 소리를 막는 두꺼운 마감재를 넣을 필요가 없게 돼 공사 비용도 줄이고 손쉽게 층간소음을 없앨 수 있을 것으로 예상된다. 자동차 운전자에게 필수품이 된 내비게이션의 정확도를 높이는 기술도 올해 등장한다. 현재 내비게이션 GPS 오차범위는 10m 정도 되지만 이를 70㎝ 이내로 줄이는 초정밀 GPS 위성보정 시스템이 그것이다. 현재와 같은 오차범위를 가진 시스템에서는 교차로가 복잡하게 엉켜이는 도심이나 고속도로의 진출입로가 여러 개인 곳은 헷갈려 원하는 곳이 아닌 전혀 다른 장소로 빠져나가게 돼 난감할 때가 간혹 있다. 그러나 초정밀 GPS 보정시스템은 2만2000㎞ 상공에 있는 위성이 내려보내는 위치정보 신호를 국내 7개 기지국에서 받아 중앙처리국에 보낸 뒤 보정값을 계산해 다시 위성에 쏘아올리고 내려받는 방식이다. 7개 기지국에서 받은 정보를 보정해 다시 받기 때문에 GPS 정보의 정확도는 그만큼 더 높아지게 된다. 초정밀 GPS는 일반 차량이나 항공기의 내비게이션 뿐만 아니라 자율주행차, 드론 등 무인이동체를 활용하는데 있어서 반드시 필요한 시스템이다. 이 기술이 상용화되는 2020년경이 되면 내비게이션 때문에 잘못된 길을 들어설 일은 없을 것으로 보인다. ●김치유산균으로 아토피 잡고, 슈퍼컴으로 작황 예측 영유아와 어린이들에게서 주로 나타나는 심한 가려움증을 유발하는 만성적 염증성 피부질환인 아토피 피부염은 부모들의 고민꺼리다. 환경오염, 식품첨가물, 집먼지와 진드기 등이 원인으로 알려져 있지만 정확한 발병원인이 알려지지 않은 상태다. 김치가 아토피 피부염에 효과가 있다는 이야기는 이전에도 많이 있었지만 아토피를 앓는 연령대가 대부분 김치 먹기를 어려워하는 영유아들이다. 이 때문에 김치에서 유용한 유산균만 추출해 알약 형태로 만들거나 가루형태로 만들어 우유나 물에 타먹기 좋게 만들 필요가 있었다. 최근 개발이 완료된 김치 유산균 ‘와이셀라 시바리아 WIKIM28’이 바로 그것이다. 이번에 개발한 WIKIM28은 아토피 피부염을 유발시킨 동물을 이용한 실험에서 아토피 피부염과 관련한 가려움과 붓기 등 증상을 40% 정도 줄일 뿐만 아니라 아토피 피부염을 일으키는 것으로 알려진 혈중 면역글로불린E(IgE) 생성을 절반 가까이 억제하는 것으로 나타났다. 최근 연구진이 민간기업과 기술이전 협상을 벌이고 있는 만큼 조만간 제품으로 선보일 수 있을 것으로 예상된다. 전 세계 식량전쟁에 대비한 연구도 올해 가시적인 성과가 나올 것으로 보인다. 슈퍼컴퓨터 시뮬레이션을 통해 식량 작물의 미래 생산성을 세계에서 가장 높은 정확도로 예측하는 기술이다. 전국 농경지를 가로 세로 각각 30m 단위로 쪼개 여기서 생산되는 작물의 생산성과 작황을 예측하려는 것. 이를 위해 과학자들은 2000년부터 2080년까지 20년 간격으로 예측을 하는 것을 목표로 기후변화 시나리오, 연도별 변동성, 작물별 특성, 농지의 특성 등 수많은 변수를 계산하기 위해 서버 640대 분량, 중앙처리장치(CPU) 3840개로 구성된 슈퍼컴퓨터를 사용하고 있다. 일반 컴퓨터를 사용할 경우 총 830만 시간, 약 947년이 걸리는 대규모 계산에 해당한다. 이번 예측기술이 완성되면 기후변화 시나리오에 따른 농업 생태계 변화와 미래 주요 식량작물 생산성을 예측해 국내 작물 수급 정책에 반영할 수 있을 것이다. 이 뿐만 아니라 아프리카나 동남아시아 같이 식량안보 위기 국가를 대상으로 식량생산 예측정보를 제공해 식량원조 정책수립에도 도움을 줄 수 있을 것으로 예상된다. ●영상인식 AI “범인 꼼짝마” 지난해 초 이세돌 9단과 구글 딥마인드의 알파고 대국 이후 인공지능(AI)에 대한 관심이 높아지고 있다. 더군다나 AI와 빅데이터가 ‘4차 산업혁명’의 핵심으로 주목받으면서 기업들도 연구에 적극 나서고 있는 형세다. 국내에서는 사람의 말을 그대로 인식할 수 있는 AI ‘엑소브레인’이 대표적이다. 엑소브레인은 지난해 11월 국내 퀴즈왕들과 장학퀴즈 대결을 펼쳐 압도적 승리를 거두기도 했다. 여기에 최근에는 CCTV 동영상 속 대상을 분석해 추적할 수 있는 시각인식 AI ‘딥뷰’(DeepView)도 조만간 등장할 계획이다. 엑소브레인과 함께 토종 AI인 딥뷰는 CCTV 동영상 속 인물이나 차량을 파악한 뒤 다른 동영상 속에 나타나는 대상이 같은 사람이나 물체임을 인식하는 방식이다. 이전에는 CCTV를 이용해 건물 칩입자나 뺑소니 차량을 찾기 위해서는 동영상을 일일이 돌려보면서 사람이 직접 조사해야 하지만 딥뷰 기술을 활용하면 순식간에 원하는 정보를 찾을 수 있게 된다. 이 밖에도 세계적인 과학저널 ‘네이처’와 ‘사이언스’에서 지난해 미국 대선을 앞두고 차기 대통령이 반드시 알아야할 과학 이슈 중 하나로 꼽힌 유전자 가위 기술 역시 올해 우리가 주목해야 할 연구 중 하나로 예상된다. 최신 유전자 가위기술로 주목받고 있는 ‘크리스퍼 유전자 가위’를 이용해 유전 질환 뿐만 아니라 비유전성 질환 치료 가능성에 국내 연구진이 본격 나설 예정이다. 실제로 생쥐를 이용해 노인성 황반변성 질환을 유전자 가위를 이용해 치료하는 것에 성공하기도 했다. 과학자들은 VEGF라는 성장인자가 망막에 과도하게 증가하면서 노인성 황반변성이 나타난다는 것을 밝혀내고 유전자가위를 주입해 VEGF 유전자 일부를 제거해 치료하는데 성공한 것이다. 이번 연구가 성공할 경우 다양한 유전성 난치병 치료 뿐만 아니라 비유전성 난치병 치료도 가능해질 것으로 예상된다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

“중국 과학자들이 인간의 배아를 편집했다”, “유전자 편집 과일, 슈퍼마켓 덮치다”와 같은 자극적인 제목의 기사가 독자들의 주목을 끌고 있다. 크리스퍼 유전자가위를 이용해 인간 및 동식물의 유전자를 쉽게 고쳐 쓸 수 있게 되면서 하루가 멀다 하고 관련 연구 성과가 소개되고 있다. 유전자 에디팅은 이 기술을 일컫는 학술용어로서 국내 언론은 ‘유전자 교정’, ‘유전자 편집’, ‘유전자가위 기술’ 등 다양하게 번역해 소개하고 있다. 결론부터 말하자면 이 중 ‘유전자 편집’은 사실에 부합하지 않을 뿐만 아니라 오해를 불러일으킬 수 있다는 점에서 주의할 필요가 있다. 우선 ‘유전자 편집’은 유전자 에디팅을 오역한 것으로 사실과 다르다. 사전을 찾아 보면 에디팅은 ‘1. 편집’, ‘2. 교정’으로 번역돼 있다. 문제는 편집과 교정의 의미가 매우 다르다는 것이다. 국어사전에서 편집은 ‘일정한 계획 아래 여러 가지 재료를 모아 엮어서 책이나 신문, 잡지 따위를 만드는 일’이라고 설명한다. 이는 명백히 유전자 에디팅에 해당하지 않는다. 유전자를 이것저것 모아 취합해 새로운 생명체를 만든다면 에디팅이 아니라 합성생물학에 해당한다. 유전자 에디팅은 32억개 염기쌍으로 구성된 인간 ‘유전자 전체’(유전체)에서 불과 백만분의일 내지는 십억분의일에 해당하는 극히 작은 부분을 바꾸는 것이다. 이를 두고 유전체를 편집한다고 하는 것은 지나친 과장이자 오류다. 반면 에디팅의 또 다른 번역어인 ‘교정’은 주어진 텍스트에서 일부를 수정하는 것을 의미한다. 유전자 에디팅은 유전체라고 하는 100만쪽 이상 되는 방대한 책에서 한 글자 내지는 기껏해야 한 문장을 바꾸는 것이다. 이는 교정이지 편집이라고 할 수 없다. 둘째, ‘유전자 편집’이라는 표현은 연구자들의 의도를 왜곡한다. 국내외 의생명과학자들이 혈우병 같은 유전질환의 치료법으로 유전자 교정을 연구하고 있다. 유전병의 원인이 되는 돌연변이를 원상복구하자는 것이다. 이는 유전자의 교정이지 편집이 아니다. 셋째, ‘유전자 편집’이라는 용어는 일반인들에게 불필요한 오해와 반감을 불러일으킬 수 있다. 예를 들어 의사가 환자에게 ‘당신의 유전자를 편집하겠다’라고 한다면 환자는 일제강점기 731부대의 비인도적인 생체실험을 연상할 수도 있다. 반면 의사가 유전자를 ‘교정하겠다’, ‘수술하겠다’고 한다면 환자는 보다 객관적으로 받아들이게 될 것이다. ‘유전자 편집된 가축, 과일’이라는 표현도 소비자의 거부감을 초래할 수 있다. 이로 인해 발생하는 불필요한 사회적 갈등과 이를 해소하기 위해 드는 사회적 비용은 막대할 것이다. GMO, MRI는 과학 용어를 사려 깊게 번역해 사용하는 것이 얼마나 중요한지 보여 주는 좋은 사례다. GMO는 현재 ‘유전자변형작물’로 번역되고 있지만 과거에는 ‘유전자조작작물’로 번역돼 한동안 사용됐다. 한자어는 다르지만 조작이라는 단어가 주는 부정적인 느낌이 GMO에 대한 일반인의 거부감에 일조했음을 부인할 수 없다. 반면 MRI는 원래 ‘핵자기공명’에서 유래했지만 ‘핵’이라는 용어가 일반인에게 오해와 두려움을 불러일으킬 수 있다는 우려 때문에 ‘핵’을 삭제하고 ‘자기공명영상’으로 개명돼 현재 진단 기법으로 널리 쓰이고 있다. 과학 기술은 국가 경제를 발전시키고 사회를 변화시키는 원동력이지만 실험실에서 개발된 연구 성과가 사회에서 널리 활용되기 위해서는 일반인들의 이해와 지지를 얻는 것이 무엇보다 중요하다. 유전자가위 기술이 우리 사회에서 오해와 갈등을 불러일으키지 않고 순조롭게 수용되기 위해서는 용어를 신중하게 사용해야 한다. 이 기술의 개발자 중 한 사람으로서 필자는 국내 기자들과 과학 저술가들에게 ‘유전자 편집’이라는 부정확하고 오해를 불러일으키는 표현을 자제해 줄 것을 당부한다. 대신 문맥에 따라 유전자가위 기술, 유전자 교정, 유전자 수술이라는 용어를 사용할 것을 제안한다.

불필요한 말을 흔히 ‘사족’(蛇足)이라고 부른다. 뱀에 발이 없듯이 쓸데없는 군더더기를 붙였다는 뜻이다. 그런데 최근 미국 과학자들은 ‘사족’이 실제로 있다는 재미있는 연구결과를 발표했다. ●1억 5000만년 전 다양한 발 존재 미국 플로리다대 하워드 휴즈 의학연구소 연구팀은 뱀의 유전자 분석 결과 약 1억 5000만년 전까지만 해도 뱀이 다양한 형태의 발을 갖고 있었다는 사실을 밝혀내고 생물학 분야 국제학술지 ‘커런트 바이올로지’ 20일자에 실었다. 또 미국 스탠퍼드대와 로런스 버클리 국립연구소 연구진은 ‘크리스퍼-캐스9’ 유전자가위 기술을 이용, 뱀으로부터 다리가 만들어지지 않도록 하는 유전자를 추출해 실험용 생쥐에게 주입한 결과 생쥐들도 뱀처럼 발이 생기지 않고 작은 마디 형태로 나타나거나 다리가 생기지 않는다는 사실을 확인했다. 이 연구는 생물학 분야 국제학술지 ‘셀’ 20일자에 실렸다. ●유전자 변이로 다리 생기지 않아 이들 연구진은 현재도 뱀이 발을 만들 수 있는 유전자를 갖고 있지만 유전자 변이로 인해 해당 DNA가 활성화되지 않도록 변했다는 사실도 확인했다. 실제로 비단뱀과 보아뱀은 지금도 몸속에 작은 다리뼈를 갖고 있는 것으로 알려졌다. 로런스 버클리 연구소의 악셀 비젤 박사는 “이번 연구 결과는 유전자가 몸속에 남아 있다면 지금은 다리가 없더라도 특정 상황에서는 다시 생겨날 수 있음을 의미한다”고 주장했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지난주 노벨 문학상 수상자로 미국의 포크 가수 밥 딜런이 선정된 것을 끝으로 올해 노벨상 수상자들이 모두 발표되었다. 국내 언론이 특히 주목하는 기초과학 분야의 수상자들은 올해도 예년과 마찬가지로 미국, 영국, 일본 등 선진국에서 배출되었고 한국 과학자들은 포함되지 못했다. 정부에서 연간 19조원에 이르는 연구개발비를 투자하는데 왜 한국 과학자들 중에는 노벨상 수상자가 나오지 않는지 분석하고 비판하는 언론 보도도 어김없이 쏟아져 나왔다. 특히 최근 수년간 잇따라 이웃 나라 일본에서 수상자가 나오고 있고, 지난해엔 중국인 과학자도 생리학 및 의학 분야에서 상을 받으면서 이러한 비판이 더욱 가열되고 있다. 과연 정부의 연구개발 투자와 한국의 과학계에 큰 문제가 있는 것인가? 있다면 그 원인과 대책은 무엇일까? 노벨 과학상은 호기심에서 시작된 기초과학 분야의 창의적 성과에 주어진다. 일례로 올해 노벨 생리의학상 수상자로 선정된 일본 도쿄공업대학의 오스미 요시노리 교수는 술을 워낙 좋아해 효모를 연구 대상으로 정하고, 경쟁을 싫어해 남들이 연구하지 않는 세포의 자가포식 작용을 연구한 결과 상을 받게 됐다. 그러나 오스미 교수는 자신의 연구성과가 알츠하이머, 파킨슨병 등의 치료제 개발에 기여할 것이라는 언론 보도에 대해서는 회의적인 입장을 밝혔다. 질병 치료를 목적으로 연구한 것이 아니고 새로운 분야를 개척하기 위해 남들이 연구하지 않는 효모의 ‘제 살 깎아먹기’를 연구했다는 것이다. 올해 화학상, 물리학상을 수상한 과학자들도 마찬가지다. 눈에 보이는 구체적 응용을 전제로 연구한 것이 아니고 분자기계라는 새로운 분야를 개척하기 위해 화합물을 합성하거나 위상 수학을 물질의 상전이에 적용한 결과 노벨상을 받게 된 것이다. 이러한 성과가 미래에 인류 사회 발전에 큰 공헌을 하게 될 수도 있으나 지식의 확장이라는 학술적 성과에만 그칠 가능성도 크다. 이에 비해 정부의 연구개발비 투자는 대부분 국민보건 증진, 환경 개선, 국방, 경제 발전 등 구체적 목표를 전제로 이루어진다. 실제 연간 19조원에 이르는 우리 정부의 연구개발비 중에서 연구자들이 자유롭게 연구 분야를 선정할 수 있는 상향식 기초과학 분야의 지원 금액은 6%를 넘지 않는다. 노벨상을 타기 위해서는 정부가 기초과학 분야의 투자 비중을 획기적으로 높여야 한다는 요구도 있다. 하지만 정부의 연구개발 투자는 어떤 상을 받기 위한 것이 아니라 납세자들의 복지와 사회적 기여를 목표로 하는 것이 타당하다. 이는 과학자 개인에게도 마찬가지다. 대부분의 과학자들은 노벨상을 받기 위해 연구하는 것이 아니라 새로운 발견과 지식 확장을 위해 연구하는 것이고 그 과정에서 운 좋게 노벨상을 타는 사람들이 나오는 것이다. 그렇다면 정부는 왜 기초과학에 투자해야 하는가. 노벨상을 받기 위해서가 아니고 기초과학을 통해 인류 사회의 발전에 기여할 수 있기 때문이다. 예를 들어 노벨 과학상이 수여된 미생물의 제한효소 발견은 생명공학 산업의 탄생에 결정적인 기여를 했다. 톰슨 로이터에 의해 지난해와 올해 연속 노벨 화학상이 유력한 분야로 꼽혔던 크리스퍼 유전자가위도 마찬가지다. 구체적 응용을 목표로 하지 않고 호기심에서 세균이 바이러스에 면역력을 갖게 되는 이유를 밝히려고 시작한 연구가 21세기 의학 및 생명공학의 새로운 혁신을 가능하게 하고 막대한 부가가치와 일자리를 창출하게 될 것으로 기대를 모으고 있다. 또 다른 제한효소, 또 다른 유전자가위를 발견하기 위해서는 하향식 기획과제와 응용 및 개발에 대한 투자를 일부 축소하고 대신 연구자들이 연구 주제와 대상을 자유롭게 제안할 수 있는 상향식 기초과학 과제에 대한 투자 비중을 대폭 늘려야 한다.

20년 전 몬산토가 시장에 내놓은 제초제 저항성 대두는 상업적으로 가장 성공한 유전자변형작물(GMO) 중 하나다. 세균이 가지고 있는 제초제 저항성 유전자를 콩 염색체에 도입해 만든 것으로 몬산토가 생산하는 라운드업이라는 제초제를 뿌려도 죽지 않기 때문에 잡초에 의한 피해를 크게 줄일 수 있다. 이 콩을 비롯해 옥수수, 카놀라 등 다양한 GMO 종자가 미국과 남미 등 세계 각국에서 대량 재배되어 한국을 비롯한 여러 나라에서 소비되고 있다. 수렵·채집 생활을 하지 않는 한 우리는 GMO 유래 식품을 거의 매일 먹고 있다고 볼 수 있다. 그럼에도 불구하고 GMO에 대한 논란은 점차 심화되고 있다. 인체에 대한 안전성, 환경에 대한 유해성 여부가 확인되지 않았다는 것이다. 이런 과학적 근거보다는 외래 유전자가 들어갔다는 사실 자체에 대해 일반인들의 정서적 거부감이 크다는 사실을 간과할 수 없다. GMO와 일반 농작물은 어떻게 다른가. 가장 분명한 차이는 외부 유전자가 포함되어 있는지 여부다. 이 기준에 의하면 세균의 유전자를 콩의 염색체에 삽입해 만든 몬산토의 대두는 전형적인 GMO다. 반면 일반 농작물은 육종전문가들이 오랜 기간 동안 교배를 통해 바람직한 형질을 갖도록 만든 것이다. 이 과정에서 외부 유전자는 도입되지 않지만 내부 유전자에 무작위 변이가 도입된다. 심지어 원하는 품종을 만들기 위해 종자에 방사능을 조사하고 화합물을 처리해 더 많은 돌연변이를 유도하기도 한다. 필자가 이끄는 서울대 연구팀과 해외 연구진이 각자 개발한 크리스퍼 유전자가위는 난치병 치료 도구로도 주목받고 있지만 고부가가치 농작물과 가축을 만드는 방법으로도 활용될 수 있다. 동식물의 염색체를 잘라 외부 유전자를 손쉽게 도입해 GMO를 만들 수도 있고 외부 유전자 도입 없이 특정 유전자를 제거하는 수단으로서도 활용될 수 있다. 이렇게 만든 농작물과 가축은 외부 유전자 도입 없이 내부 유전자 변이만 가지고 있으므로 육종의 결과물과 구별되지 않는다. 육종의 수단으로 흔히 사용되는 방사능은 DNA를 무작위로 자르는데 비해 유전자가위는 식물 염색체 내 한 군데 정해진 표적 유전자만을 잘라 변이를 유도하기 때문에 더 정교하고 효율적이다. 최근 미국 연구진은 크리스퍼 유전자가위를 사용해 특정 유전자를 제거해서 오래 보관해도 갈색으로 변하지 않는 버섯을 만들었다. 이에 대해 미국 농무부는 외부 유전자가 도입되지 않았고 갈변을 초래하는 버섯 자체의 유전자만 제거한 것이기 때문에 GMO에 해당하지 않는다고 보아 규제하지 않겠다고 밝혔다. 기존 육종기술로 만든 농작물과 구별할 수 없다는 것이다. 아르헨티나, 스웨덴, 일본 정부도 유전자가위를 사용해 만든 다른 식물에 대해서 이와 유사한 입장을 밝혔다. 반면 최근 국회에서 열린 바이오경제포럼에 참석한 한국 정부 관료는 유전자가위를 사용해 만든 농작물도 GMO에 해당한다는 입장을 밝혔다. GMO로 규제를 받게 되면 최소 10년 이상 수백억 원의 비용을 들여 인체와 환경에 대한 안전성을 입증해야 한다. 사실상 국내에서 이 기술로 고부가가치 종자와 가축을 개발하는 것은 포기할 수밖에 없게 되는 것이다. 반면 막대한 자본을 가진 다국적 기업들은 현재 GMO와 마찬가지로 해외에서 이 기술로 만든 농작물의 허가를 받아 대량 재배하고, 한국으로 수출하면 된다. 역설적으로 한국 정부의 규제가 기술혁신의 진입장벽으로 작용해 국내 산업을 위축시키고 다국적 기업에 유리한 기회를 제공하는 결과가 된다. 국제적 기준과 부합하지 않는 과도한 규제로 인해 미래 종자산업의 주도권과 양질의 일자리, 신산업 창출 기회를 해외에 빼앗기게 되는 우를 범하지 않기 위해서 정부와 정치권, 시민사회의 소통과 합의가 시급히 필요하다. 4차 산업혁명을 맞아 한국이 혁신의 주도자와 생산자가 될 것인가 아니면 추종자와 소비자로 남을 것인가 선택을 해야 할 때가 됐다. 기초과학연구원(IBS) 연구단장(서울대 화학과 교수)

1996년 7월 영국 로즐린연구소의 이안 윌무트 경은 277번의 시도 끝에 최초의 복제동물 돌리가 태어났다고 발표해 세상을 놀라게 했다. 핵을 제거한 양의 난자에 체세포 핵을 주입해 인공 배아를 만든 뒤 대리모에 이식해 암수 교배 없이 최초의 복제양을 만들었다. 윌무트 박사팀이 276번의 실패 후 포기했다면 지금도 우리는 동물은 복제가 불가능하다고 믿고 있을 것이다. 복제양 돌리의 탄생은 체세포 핵 안에 생명체 발생의 모든 정보가 담겨 있고 분화된 세포도 적절한 조건하에서는 시간을 거슬러 올라가 분화되기 이전의 분화 만능성, 즉 모든 세포로 분화할 수 있는 능력을 회복할 수 있음을 보여줬다. 이후 세계 각국의 연구진들이 생쥐, 소, 돼지, 고양이, 개 등 다양한 동물의 복제에 성공하면서 체세포 복제의 새로운 시대가 열렸다. 복제양 돌리의 탄생은 과학계를 넘어 일반인에까지 관심과 논란의 대상이 됐다. 동물 복제 기술을 이용해 우수 품종의 가축을 대량 생산할 수도 있지만 인간 복제에 활용돼 부모 없는 새로운 인간이 출현할 수 있다는 우려 때문이었다. 아인슈타인 같은 천재를 여러 명 복제할 수도 있겠지만 불순한 목적으로 히틀러 같은 독재자도 복제할 수 있다는 것이다. 복제된 인간의 법적 지위와 인권을 둘러싸고 사회적 갈등이 발생할 수 있다는 우려도 제기됐다. 다행스럽게 동물 복제 기술이 개발된 지 20년이 넘었으나 복제 인간이 출현하지 않았음은 물론 인간 복제를 시도한 사례도 알려진 바 없다. 우리나라를 포함한 여러 나라에서 법률로 금지하고 있기 때문이기도 하지만 인간 복제가 기술적으로 어렵고 인간을 복제해야 할 도덕적 근거와 필요성이 없어 시도조차 하지 않은 것으로 볼 수 있다. 체세포 복제를 통해 분화만능 줄기세포를 만들고 이를 세포치료제로 사용할 수 있다는 기대도 아직 실현되지 못했다. 수년 전 미국 오리건보건과학대 미탈리포프 교수팀과 한국 차의대 이동률 교수팀이 각각 인간 체세포를 복제해 맞춤형 분화만능 줄기세포를 만드는 데 성공했지만 이를 세포치료제로 사용하는 것은 또 다른 문제다. 2007년 일본 교토대 야마나카 교수팀이 난자를 사용하지 않고 인간 체세포에 역분화 유전자 4개를 주입해 유도 분화만능 줄기세포를 만드는 데 성공한 이후 난자 사용이 필수적인 체세포 복제 방식의 줄기세포 연구는 더이상 주목받지 못하고 있다. 그러나 야마나카 교수팀이 체세포 역분화를 처음 시도했을 때, 돌리의 성공적인 복제가 이론적 배경이 됐음은 부인할 수 없다. 동물 복제는 한국의 과학계에도 영광과 상처를 남겼다. 한국인 과학자들이 다양한 동물의 복제에 성공하면서 국제적으로 인정받았고 이 기술을 바탕으로 21세기 생명공학 산업을 선도할 수 있을 것으로 기대를 모았다. 개와 고양이를 복제한 연구자들은 아직까지 한국인과 조선족이 유일하다. 그러나 동물 복제에서 탁월한 실력을 보였던 황우석 박사팀이 체세포 복제 줄기세포 논문을 조작했다는 사실이 밝혀지면서 한국의 줄기세포 연구는 큰 후유증을 앓게 됐다. 체세포 복제는 최근 개발된 유전자가위 기술에 의해 활용성이 더욱 확장될 것으로 기대된다. 유전자 변화 없이 동물 체세포를 그대로 복제하는 것이 아니고 유전자가위로 질병 유발 유전자를 제거하거나 특정 유전자를 강화, 교정해 우수 품종을 만들 수 있게 된 것이다. 일례로 복제 전문가인 중국 연변대 윤희준 교수팀과 유전자가위 전문 기업 툴젠은 과도한 근육 발달을 억제하는 마이오스타틴 유전자를 제거해 슈퍼 근육 돼지를 만드는 데 성공했다. 슈퍼 근육 돼지는 단백질 함량은 높고 지방 함량은 줄어 중국인과 세계인의 사랑을 받을 것으로 기대된다.