생리의학상에 카리코

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

카탈린 카리코((Katalin Kariko) 전 바이오엔테크(BioNTEC) 수석부사장(현 펜실베니아대 교수)과 드루 와이스먼(Drew Weissman) 미국 펜실베니아대 의과대 교수가 마침내 2023 노벨생리의학상 수상의 영광을 안았다. 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 팬데믹으로 이미 이들의 수상은 예견된 바 있다.

이들의 공적은 mRNA(messenger RNA, mRNA) 백신 개발에 있다. 꾸준히 이어온 연구 성과들을 인정받은 것이다. 이들의 연구가 화이자나 모더나의 mRNA 기반의 코로나19 백신 개발에 큰 영향을 미쳤다는 점이 높게 평가받은 것으로 분석된다.

mRNA는 DNA로부터 전사(transcription)과정을 거쳐 생산돼 세포질 안의 리보솜에 유전 정보를 전달함으로써 단백질이 생산된다. 임상적으로 필요한 단백질의 유전정보로 코딩된 mRNA가 인체의 세포 내로 들어가면 원하는 단백질이 생성될 수 있다.

 

 

문제는 mRNA가 매우 불안정한 물질인 동시에 의도치 않게 강한 선천면역반응을 불러일으킨다는 점에서 임상적 응용에 제약이 있었다. 카탈린 카리코와 드루 와이스먼 연구팀은 변형된 뉴클레오사이드(nucleoside)를 이용해 mRNA를 합성, 선천면역반응을 회피하고 안정성이 증가하는 기술을 처음으로 고안해냈다.

즉, 백신을 빠르게 만들면서도 선천성면역반응을 회피하는 안정성을 증가시킴으로써 전 세계 백신 상황에 새로운 흐름을 만든 것으로 평가받는다. 코로나19가 전 세계로 확산하는 상황에서 mRAN 백신은 이를 방어하는 역할을 해냈다.

배성만 서울아산병원 감염내과 교수는 “코로나19 팬데믹 상황에서 mRNA백신이 신속하게 개발된 것은 이러한 mRNA 변형 기술의 응용이 결정적 역할을 한 것”이라고 평가했다.

카리코 박사는 1980년대에 미국 템플대와 펜실베이니아대(UPENN)를 거친다. 이 시절 카리코 박사는 연구성과가 나오지 않는다는 이유로 외면당한다. 연구비를 삭감당하고 연구원 자격조차 위태위태한 길에 놓이기도 했다.

연봉이 삭감되고 연구비를 마련하기조차 힘들었는데도 그는 mRNA 연구를 계속 이어나간다. 무관심 속에 처절하게 외로웠던 그는 ‘이 길이 내 길’이라는 굳은 신념으로 연구를 계속한다.

구소련권의 헝가리에서 1980년대 미국으로 건너간 그는 연구성과 때문에 주저앉을 수도 있었다. 힘들고 지쳐있을 때 그에게 ‘촉매제’가 나타났다. 연구성과가 나오지 않아 불편한 시선을 받는 1997년 그는 면역학자인 MD(의학박사) 드루 와이스먼(Drew Weissman)을 만난다.

이때부터 카리코와 와이스먼은 늘 ‘한 몸’이었다. 누구도 인정하지 않던 카리코 박사의 연구를 와이스먼은 인정했고, 와이스먼을 통해 한 단계 성숙하는 길에 접어들었다.

2004년부터 2010년까지 발표된 굵직굵직한 mRNA 논문에는 ‘카리코와 와이스먼’ 이름이 빠지지 않는다. 그중 단연 주목받은 논문은 2005년 국제학술지 ‘면역(Immunity)’에 발표된 논문이었다.

논문명은 ‘톨유사(Toll-like) 수용체에 의한 RNA 인식 저해: nucleoside 수정의 영향과 RNA의 진화적 기원(Suppression of RNA recognition by Toll-like receptors: the impact of nucleoside modification and the evolutionary origin of RNA)’이었다.

과학계에서는 이 논문을 ‘mRNA’에 대한 구체적 성과를 보여준 것으로 평가한다. 무관심 속에서 철저하게 외로웠던 카리코 박사가 와이스먼 박사를 만나면서 마침내 큰 성과에 이르는 과정을 읽을 수 있는 대목이다.

2021년 8월 아이뉴스24는 카리코 박사에게 이메일 인터뷰를 요청한 바 있다. 당시 코로나19 상황이 만만치 않던 상황이었다.

카리코 박사는 인터뷰 요청에 대해 “현재 나는 업무가 지나치게 과중돼 모든 관심을 해당 임상 프로젝트에 집중할 수밖에 없다(At present I am overwhelmed with work and would like to focus on those clinical projects with all my attention. Thanks for your understanding)”는 응답을 보내왔다.

발신자는 ‘카티(kati)’였다. 동료들은 카리코 박사를 ‘카티’로 불렀다.

 

 

2일 노벨 생리의학상 수상자 발표를 앞두고 일본 주요 언론은 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 대유행에 맞선 전령리보핵산(mRNA) 백신 개발자와 광유전학(optogenetics) 연구자를 유력한 후보로 짚었다.

 

아사히신문은 2일(현지 시각) “노벨상은 각 분야에서 가장 중요한 발견을 한 사람에게 주어지는 것”이라며 “코로나19 대유행에 맞서 빠르게 개발된 mRNA 백신과, 광유전학 실용화 분야에서 수상자가 나올 것”으로 예측했다.

 

이전까지 백신은 바이러스의 독성을 약화하거나, 바이러스 단백질의 일부를 넣어 만들었다. 그런데 코로나19 대유행 시기에는 코로나19 바이러스가 가진 유전체의 일부 mRNA를 지질 나노입자에 실은 mRNA 백신이 개발돼 상용화됐다. mRNA가 체내에 들어가면 면역계가 활성화해 추후 실제로 코로나19 바이러스가 감염됐을 때 면역반응이 빠르게 일어나 대응할 수 있다.

 

이 백신을 개발한 일등 공신은 카탈린 카리코(Katalin Karikó) 독일 바이온텍 수석 부사장과 드루 와이스먼(Drew Weissman) 미국 펜실베이니아대 의대 교수다. 이미 이들은 수년 전부터 노벨 생리의학상 수상 유력 후보로 거론되고 있다.

 

 

광유전학은 빛(opto)에 반응하는 단백질을 이용해 생체 내 기능을 제어하는 유전학(genetics) 기술이다. 클라미도모나스(Chlamydomonas)라는 녹조류가 가진 감광단백질 ‘채널로돕신’을 활용한다. 이 단백질에 청색 빛을 쬐면 전류가 만들어진다.

 

이 분야에서 유력한 수상 후보는 칼 다이서로스(Karl Deisseroth) 미국 스탠퍼드대 생명공학및정신의학과 교수다. 다이서로스 교수는 채널로돕신을 처음으로 동물 신경세포에 적용한 연구자다. 다이서로스 교수팀이 채널로돕신을 생쥐의 신경세포에 이식하고 빛을 쪼여 흥분시키는 데 성공한 연구 결과를 2005년 국제학술지 ‘네이처 뉴로사이언스’에 발표했다. 이후 광유전학 기술을 실제 생물에 적용하는 연구가 활발히 진행됐다.

 

아사히신문은 이들 연구자가 노벨생리의학상 뿐 아니라 노벨화학상을 받을 가능성도 높다고 점쳤다. 최근 노벨화학상에서 생화학 분야 수상자가 늘며 경계가 모호해졌기 때문이다.

 

아사히 신문은 DNA 서열에 관계 없이 유전자의 작용을 조절하는 ‘후성유전자’와 세포 안팎으로 물질을 수송하는 ‘모터 단백질’, 세포 내 비정상 단백질이 쌓이는 것을 막는 ‘소포체 스트레스 응답’, 세포끼리 붙이는 분자’ 카데린’, T세포의 면역 반응을 억제해 자가 면역반응을 막는 ‘조절 T세포’, 수면 조절 인자인 ‘오렉신’ 등을 발견한 연구자들을 유력한 후보로 꼽았다.

 

올해 노벨 과학상은 2일 노벨생리의학상을 시작으로 3일 물리학상, 4일 화학상 수상자를 발표한다.

 

 

올해로 120주년을 맞은 노벨상 시즌이 오늘(4일) 개막합니다. 오늘 발표되는 생리의학상 수상자로 이호왕 고려대 명예교수가 언급되면서 한국 첫 노벨의학상 수상자가 나오는 것 아니냐는 기대감이 고조되고 있습니다.

 

노벨상 공식 홈페이지에 따르면 오늘 생리의학상을 시작으로 내일(5일) 물리학상, 모레(6일) 화학상, 7일 문학상, 8일 평화상, 11일 경제학상 수상자가 발표됩니다. 코로나19 여파로 올해 시상식은 작년에 이어 각 지역에서 온·오프라인 방식으로 병행될 예정입니다.

 

올해도 코로나19 팬데믹이 여전한 상황이기에 올해 노벨상은 메신저 리보핵산(mRNA) 백신 기술 연구자들의 수상이 유력할 것으로 점쳐집니다.

 

유력 노벨 생리의학상 후보인 헝가리계 미국인 카탈린 카리코 바이오엔테크 부사장과 미국의 드루 와이스먼 펜실베이니아대 교수는 코로나19 mRNA 백신 제조에 기반이 되는 연구를 통해 모더나·화이자 백신 개발에 영향을 미쳤습니다.

 

 

한국인인 이호왕 고려대 명예교수도 지난달 정보분석 기업 클래리베이트 애널리틱스가 공개한 노벨상 수상 예측 후보 명단에 한국인으로는 유일하게 오르는 등 생리의학상 후보 중 한 명으로 꼽힙니다.

 

이 명예교수는 세계 최초로 유행성 출혈열 병원체를 발견해 '한국의 파스퇴르'로 불립니다. 그는 등줄쥐의 폐조직에서 최초로 유행성출혈열 병원체 '한타 바이러스'를 발견해 예방 백신인 '한타박스(Hantavax)'를 개발했습니다.

 

또 칼 존슨 미국 뉴멕시코대학 명예객원교수와 함께 한타바이러스 분리 및 동정, 신증후군출혈열(HFRS) 연구에 기여한 성과로 유력 후보에 이름을 올렸습니다.

 

한국인이 클래리베이트 명단에 들어간 것은 이번이 네 번째로, 앞서 2014년 유룡 KAIST 교수, 2017년 박남규 성균관대 교수, 2020년 현택환 서울대 석좌교수가 후보에 오른 바 있습니다. 그러나 이들 중 실제 노벨상 수상으로 이어진 사례는 아직 없습니다.

 

이외에도 평화상 후보로는 기후 변화 저지 관련 운동을 펼친 스웨덴 청년 환경운동가 그레타 툰베리 등과 독재 정권에 비폭력으로 맞서고 있는 벨라루스 야권 지도자들이 언급되고 있습니다.

 

세계보건기구(WHO) 및 WHO가 주도하는 백신 공동구매 프로젝트 코백스(COVAX)도 평화상 후보로 거론됐으나 이들은 백신 빈익빈 현상이 이어졌기에 낙관론이 크지 않은 상황입니다.

 

문학상의 경우 최근 북미, 유럽 문인들이 수상을 휩쓸었기에 다른 지역에서 수상자가 나올 것이란 예측이 나오고 있습니다. 나이지리아 작가 치마만다 응고지 아디치에, 인도의 비크람 세트, 중국의 라오웨이, 모잠비크의 미아 쿠토 등이 거론됩니다.

 

한편, 노벨상 수상자들은 상금 1천만 스웨덴 크로나(약 13억 원)와 노벨상 메달 및 증서를 받습니다. 처음엔 의학, 물리학, 화학, 문학, 평화 5개 분야였으나 스웨덴 중앙은행이 1968년 노벨 경제학상을 별도로 만들어 총 6개 분야를 시상하고 있습니다.

 

올해 노벨 생리의학상은 코로나19 팬데믹 극복에 기여한 mRNA 백신을 개발한 헝가리 출신의 카탈린 카리코 바이오엔테크 수석 부사장과 미국 펜실베이니아 대학 의대 드루 와이스먼 교수에게 돌아갔다.

 

 

 

2일 스웨덴 카롤린스카연구소는 2023년 노벨 생리의학상 수상자로 이들 두 명을 선정했다고 발표했다.

 

 

 

수상자들은 mRNA가 면역 체계와 상호 작용하는 방식에 대한 이해를 근본적으로 바꾼 획기적인 발견을 통해 현대 인류 건강에 가장 큰 위협이 되는 시기에 전례 없는 백신 개발 속도를 높이는 데 기여했다고 연구소 측은 설명했다.

 

 

 

 

두 사람은 상금 1100만 스웨덴 크로나(약 13억4000만원)를 나눠 받는다.

 

 

 

노벨위원회는 이날 생리의학상을 시작으로 3일 물리학상, 4일 화학상, 5일 문학상, 6일 평화상, 9일 경제학상 수상자를 차례로 발표한다.