바이오인

향후 수일 내에 2년 된 생명공학기업인 Celera Genomics는 인간의 유전자 지도에 대한 완전 해독이 발표할 것으로 예상되고 있다. 7월에는 휴먼게놈프로젝트에서 비슷한 발표가 있을 것이다.

인간게놈의 매핑은 가장 획기적이고 사회적으로 공감을 얻고 있는 현대과학의 성과 중의 하나이다. 질변에 대한 새로운 처방을 가능하게 하고 있을 뿐만 아니라 건강을 증진시키거나 노화를 지연시키는 신약개발, 질병을 미리 발견하여 사전 대응 등을 가능케 하고 있다.

Celera사의 발표는 바이오텍회사와 국제공동연구팀 간의 경쟁에 있어서 중대사가 될 것으로 전망된다. 공공부문에서는 아직 축포를 터뜨릴 때가 아니라고 말하고 있다. 기대한 것보다 빨리 진행되고 있는 것은 사실이지만 아직 갈 길이 많이 남아 있다.


▶ 새로운 세계에 대한 불완전한 지도

인간게놈정보에 대한 초안은 새로운 탐험을 시작할 수 있게 하는 새로운 세계에 대한 불완전하나마 첫 번째 지도이다. 탐험영역이 우리 세포 내에 있는 인간유전자에 대한 마이크로세계이다. 국립휴먼게놈연구소 소장인 Collins는 최근 인간게놈 해석을 위하여 $250백만 불을 투입하는 등 법석을 떨기에 충분하지만 향후 얼마나 많은 할 일이 남아 있는지를 명확하게 인식할 필요가 있다고 평하였다.

Celera사의 대표이자 과학팀장인 J.C. Venter는 인간게놈코드를 분석한다는 것은 커다란 과학호의 출범이다라는 점에 공감하면서 만약 사람들이 경주에 비유하고자 한다면 출발점까지의 레이스이다라고 말하였다. 최초의 게놈지도 초안을 제시할 Celera사는 과학적 우수성을 과시하였다. Celera사는 이미 수천 개의 새로운 유전자에 대한 특허등록을 마쳤으며, 지적재산권을 제약회사들과 공유할 것이다.


▶ 게놈해독으로 새로운 세계가 열림

공공프로젝트에 참여하고 이는 학계의 연구자들은 자신들의 선구자적인 업적에 대한 학계의 평가와 의회로부터 지속적인 지원을 확보하기를 원하고 있다. 인간게놈 해독이 비록 초안단계로 아직 보건분야에 직접적인 도움이 되지 않는다고 하더라도 새롭게 탐험해야 할 새로운 세계를 열었다는데 모든 사람들이 동의하고 있다. 앞으로 인간 유전자들이 어떻게 상호작용하고 기능하는 지를 이해하는데 수년이 소요될 것이며 신약을 개발하는데 8-10여 년이 소요될 수 있다.

Collins는 학계와 산업계의 과학자들이 이미 85%수준의 게놈정보를 유지하고 있는 정부웹사이들에 공개된 공공프로젝트 결과 자료를 이용하기 시작하였다. 지난 한해만 하더라도 공개된 염기서열정보를 이용하여 청각장애, 수면장애 등을 포함하여 12개의 유전 질환과 관계된 유전자를 찾아내었다. 그리고 민간회사들도 당뇨, 천식, 건선, 편두통 등과 관련된 유전자를 찾는 연구를 추진하고 있다.

인간 게놈은 인체의 거의 모든 세포에 존재하는 염색체내에 포함된 유전적 명령의 완전한 세트이다. 그러한 유전적 명령(genetic instructions)은 아데닌, 티민, 시토신, 구아닌이라는 염기의 형태로 DNA분자에 작성되어 있다. 인간게놈은 신문의 10만페이지를 장식할 정도로 매우 길며, 아직 아무어 인간게놈이 얼마나 큰 지에 대하여 정확히 알지 못한다. 현재의 추정으로는 28억에서 32억 개의 염기 정보를 지니고 있다.

그러한 염기서열을 해독하기 위한 첫 번째 방법은 1970년대에 개발된 시퀀싱(sequencing)방법인데, 10년 뒤에 많은 과학자들이 레퍼런스 게놈(referenfe genome)을 해독하는 노력을 제안하였다. 1985년 에너지부 보건환경연구분야 책임자인 C. Delisi는 미국 연방정부와 세계에서 가장 큰 자선단체인 영국 Wellcome Trust와 함께 인간게놈을 해독하기 위하여 15년 동안 30억불을 지원하기로 결정하였다.

국제적인 공동연구팀들은 염색체를 부분으로 나누어 게놈해독을 시작하였는데 그 과정은 매우 느리고 고통이 따르는 작업이었다. 작업을 보다 효율적으로 수행하기 위하여 휴먼게놈프로젝트에 참여하는 과학자들은 자동화된 염기서열분석장비와 소프트웨어로 라인업된 염기서열분석 자동화 라인을 설치하였다.

초기 목표는 각 염색체의 한쪽 끝 부분에서 시작하여 다른 한쪽 끝 방향으로 해독을 진행시켜나가는 것이었는데 기술의 획기적인 진전이 없이는 그러한 작업이 불가능한 것으로 판명났다. 당시 일이 끝나기 전에 우리 모두는 죽을 것이다라고 평가될 정도로 문제는 심각했고, 다수의 과학자들이 이러한 문제해결을 위하여 머리를 맞대었었다.

다행히 가장 상업적으로 유망하고 정보가 많은 게놈부분에 대한 염기서열이 밝혀질 수 있었는데, 생명의 기초적인 과정을 제어하고 단백질을 만드는 명령을 전달하는 DNA부분이었던 것이다.

공식적으로 1990년에 출범한 휴먼게놈프로젝트는 얼마나 많은 인간 유전자 암호가 해독가능한지 그리고 과연 2005년까지 해독을 끝마칠 수 있는지에 대한 확신이 없는 상태에서 방대한 연구작업을 착수하였다. 1996년 콘소시움 멤버들 모두는 원시 염기서열 자료(raw sequence data)를 국립바이오테크정보센터(National Center for Biotechnology Information) 공공웹사이트인 GenBank에 공개하기로 동의하였다.

콘소시움에서 생산되는 모든 자료들은 기업 또는 대학을 막론하고 모든 과학자들에게 공개되도록 되어 있다. 1993년부터 1998년 사이에 프로젝트를 통하여 약 120백만개의 염기가 해독되었다. 염기서열분석센터는 방대한 업무의 조그만 부분을 이루었지만 그것은 당초목포의 50%를 넘어선 것이었다.

NIH 게놈연구소 수장이었던 Celera사의 벤터(Venter)는 15년 동안 걸린 일을 우리는 3년 동안에 이룰 것이다라고 말하였다. 수백만의 여성들이 유방암으로 죽어가고 있는 마당에 더 이상 허비할 시간이 없다며 그는 지난 달 의회에서 속도가 문제이다. 더 이상 기다릴 수 없다.라면서 증언하였다.

사이언지에 발표된 Celera사의 전략은 게놈을 염색체 단위로 염기서열 분석하는 식의 노동집약적이고 시간이 많이 소요되는 작업을 건너뛰는 것인데, 한 익명의 자원자로의 모든 DNA를 여럿 복사하여 중첩되는 수백 만개로 나누는 것이다. 자매외사인 PE Biosystems사가 가지고 있는 300대의 자동화된 DNA암호해독기계를 이용하여 염기서열분석이 믿을 수 없을 정도로 빠르게 진행될 수 있었다. 동 사는 슈퍼컴퓨터가 오든 조각을 다시 짜맞출 때까지는 그러한 방법이 제대로 된 방법인지 알 수 없는 것이다.

공공프로젝트에 참여하고 있는 많은 과학자들은 비웃기도 하였지만, 결국 콘소시움에 충격적인 영향을 끼쳤다. 수 차례에 걸쳐서 양쪽은 서로 이것은 경쟁이 아니다라고 주장하였지만 양자가 최종 목표를 계속 경쟁적으로 수정하면서 경쟁하였다. 1988년 가을, 휴먼게놈프로젝트는 당초목표보다 2년 단축된 2003년에 완료할 것이며, 2001년까지 불완전하지만 초안을 완료하겠다고 발표하였다.

지난 12월 게놈프로젝트는 최초로 인간염색체에 대한 유전정보를 처음으로 해독하였다는 논문을 발표하였다. 그러나 22번 염색체의 방대한 염기서열이 해독된 것은 아니었다. 몇 달 전 영국회의에서 참석자들은 현재의 기술의 한계 내에서 염색체가 해독되었다는데 의견을 모았다.

1월에 Celera사는 휴먼게놈의 90% 염기서열이 해독되었다고 발표하였는데, 휴먼게놈프로젝트에서 새독 된 염기서열을 포함한 수치이며, 또한 아직 각 조각을 다시 조합해야 하는데 아직 조합하지 않는 상황이었다. 3월에 Celera와 버클리 초파리게놈프로젝트는 초파리에 대한 전체 게놈정보를 발표하였다.

동 발표는 회사가 보유하고 있는 소프트웨어를 가지고 전체 게놈을 조합할 수 있음을 입증한 것이었다. 그러나 초파리 게놈은 아직도 향후 수년동안 해결해야 할 몇 가지 새로운 문제를 제시하였다. 게놈의 많은 부분이라고 할 수 있는 180백만 개의 화학기호를 약 1/3이 현재 기술로는 분석할 수 없는 것이다. 지난 달, Celera사의 Venter는 인간게놈의 염기서열분석의 첫 번째 단계를 완료하였다고 발표하였다.

이제 남은 것은 조각남 염기서열을 하나로 짜마추는 일이며, 3-6주 정도가 소요될 것이라고 2000년 4월6일 의회에서 증언하였다. 그러나 공공프로젝트에 참여하고 있는 과학자들은 1998년 그가 약속한 내용에서 크게 부족한 것이라고 지적하였다. 정확성을 보장하기 위해서 염기서열을 10번 분석해야 하지만 Celera사의 연구팀은 3번만을 분석하였다.

Celera사의 조합된 염기서열은 확실히 공개된 자료보다는 좋은 정보일 수 있다라고 국립휴먼게놈연구소 소장인 Collins는 인정하면서 우리는 염기서열정보는 모두에게 공개한다는 점이 핵심이며, 우리는 많은 그룹들이 정보를 이용하여 보가 가치있는 정보로 발전시키기를 바란다라고 말하였다.

비영리법인인 Whitehead연구소 게놈센터장인 Eric Lander는 모든 측면에서 경주는 이미 끝났다. 인간염기서열의 85%정도가 이미 웹에 공개되어 있고, 과학자들은 매일 그러한 정보를 이용하고 있으며, 향후 지속적으로 나아질 것이다. 그러나 사람들은 마지막 DNA염기가 해독될 때까지 기다리지 못하고 폭죽을 울리고 있다. 과학자들은 이미 움직이고 있으며 염기서열정보를 활용하기 위한 방법을 찾기 위하여 노력하고 있다라고 말하고 있다.

(연구개발정보센터 LA Times 2000/05/07)