생명을살리고기적을창조하는분자예술의세계
신약을개발하기위해좌충우돌하는분자조각가들의이야기!
○황금을추구하던연금술사들은어떻게약을개발하는화학자로탈바꿈했을까?
○해열진통제의대명사인타이레놀은왜개발초기에는사장되었을까?
○아메리카독도마뱀의호르몬은어떻게비만치료제가되었을까?
○에이즈치료제의개발은어떻게코로나19치료제의개발을앞당겼을까?
○기형아들을탄생시킨의약계최대의흑역사,탈리도마이드는어떻게화려하게부활했을까?
코로나19시기를지나면서사람들은약에관심이많아졌다.코로나19로인한피해를줄이기위해서사회적거리두기,마스크착용,재택근무같은다양한방안이동원되었지만,결국코로나19사태를종식시킬수있는힘을가진것은바이러스치료제와백신이었다.이때문에전세계인의이목이제약회사의신약개발레이스로쏠렸고임상시험결과에따라주식시장도요동쳤다.대중의머릿속에는화이자,모더나,아스트라제네카같은생소했던제약회사들의이름이각인되었고,각회사에서개발된백신의특징과장단점을소상히알게되었다.
그러나신약이구체적으로어떻게만들어지는지는여전히대중이이해하기어려운영역으로남아있다.신약은왜그토록개발하기어려운것일까?약이될수있는후보물질은어떻게찾는것일까?후보물질은어떤과정을거쳐서우리가약국에서구입할수있는약이되는것일까?약의효과는최대화하고부작용은최소화하려면어떻게해야할까?이모든질문의이면에는묵묵히분자를조각하고다듬어생명을살리고새로운가치를창출하는분자조각가들이있다.
신약을개발하는화학자들은분자를조각하는현대의연금술사들이다.조각가미켈란젤로가대리석을깎아피에타상을조각했던것처럼,분자조각가들은화합물에탄소,수소,산소같은원자를붙이거나제거하고커다란분자를연결해형태를만든다.하지만분자조각가들의최종목적은아름다움이아니라,조각한화합물이나쁜단백질에찰싹달라붙어기능을못하도록하는것이다.사람들은보통이런화합물을약이라고부른다.
“이세상에는수많은분자조각가들이있고,
그들이만드는물질은환자들에게큰감동을주고있다.”
『분자조각가들』은신약개발의최전선에서연구활동을하고있는과학자가새로운약이창조되는과정을상세하게소개하는책이다.저자백승만교수는신약개발방법과최신트렌드에정통한의약화학자인동시에약학대학학생들을대상으로약의역사를다루는인기교양강의를진행하고있다.이러한경험을바탕으로저자는과거부터현재까지신약이개발된역사를흥미로운스토리텔링으로소개한다.
『분자조각가들』은화학자들이어떻게신약개발에관심을가졌는지그근원을거슬러올라가연금술이야기부터시작한다.초기의화학자들은우연에기대거나동물이나식물에서영감을얻어신약을만들었다.예를들어해열진통제의대명사인타이레놀은개발과정에서여러번의우연한사건을겪었다.타이레놀의선조격의약품인아세트아닐라이드는의사가처방한약을조제하는과정에서우연히잘못된약물이전달되면서해열효과가발견되었다.아세트아닐라이드를발전시킨4-아세트아미노페놀은뛰어난해열진통효과에도불구하고개발당시에는치명적인부작용이발견되어약이되지못했다.하지만이후에부작용이발견된실험에오류가있었다는것이밝혀져서오늘날의타이레놀이탄생했다.
당뇨병치료제인엑세나타이드의개발과정은동물에서유래한물질이약으로개발된과정을보여준다.과학자들은미국남서부의사막지대에서식하는아메리카독도마뱀이혈당을자유자재로조절하는능력을가지고있다는사실을발견했다.이도마뱀은엑세나타이드라는자신만의특이한혈당조절호르몬을이용해서먹이가적은사막에서생존하고있었다.분자조각가들은엑세나타이드가인간의몸에서도비슷한작용을하면서도,기존에연구되고있던당뇨병치료제보다지속시간이길다는사실을깨닫고,이를약으로개발했다.거기서더나아가화학자들은엑세나타이드가소화관에도작용해배가부르다는신호를준다는점을이용해서포만감을늘리고최종적으로는살을빼는용도로개량했다.독도마뱀의호르몬에서부터이어진분자조각가들의연구는현재비만치료제시장에서점유율1위를차지하고있는삭센다로까지이어졌다.
화학이발전하고인체의비밀이밝혀지면서,화학자들은자연에서얻은물질을넘어서서보다고차원적이고정교한기술을동원해서약을개발하기시작했다.그과정을보여주는것이19세기에개발된바르비투르산으로부터이어지는수면제개발의역사다.안전하고부작용이없는수면제를만들기위해분자조각가들은수백년동안분자를조각하고다듬었다.바르비탈,페노바르비탈,부토바르비탈,펜토바르비탈로이어진역사는의약계최악의흑역사인탈리도마이드를낳았다.수면효과와진정효과가강했던탈리도마이드는입덧을줄여주는효과가발견되어많은임산부들이복용했다.탈리도마이드가태아의기형을유발한다는사실이뒤늦게발견되면서탈리도마이드사용이금지되었지만이미전세계적으로1만2000여명의기형아가태어난뒤였다.
그리고그탈리도마이드는현재혈액암치료제를비롯한다양한치료제의재료로활용되면서화려하게부활했다.탈리도마이드가신생아에게기형을유발하는작용기전이밝혀지면서,그작용을역으로이용해서악명높은다발골수종을치료하는방법이개발된것이다.위험한물질이더위험한질병을치료하기위해변신한역사의아이러니이다.
의약품역사의아이러니를보여주는또하나의예시는코로나19치료제가개발된과정이다.1953년에DNA의이중나선구조가밝혀진이후,DNA의구조에대한지식을활용해서암세포의DNA나바이러스의RNA를노리는약을개발하려는시도가이어졌다.지도부딘은처음에는암을치료하기위해개발된화합물이었다.연구진은지도부딘이DNA의복제과정을방해하는역할을하기때문에암세포의분화를막을수있으리라고기대했지만,생각보다미미한효과로인해실패한화합물로간주했다.하지만실험실냉동고에서잠자고있던지도부딘은세기말의대역병인에이즈의치료제로개발되면서재기에성공한다.지도부딘이에이즈바이러스의역전사효소를억제한다는것이발견된것이다.그리고바이러스의역전사효소를공략해서에이즈치료제를만들었던경험은고스란히코로나19치료제의개발에쓰였다.지도부딘을처음합성했을당시에는그누구도예상하지못했던결과다.
이렇듯좌충우돌하는분자조각가들의여정을따라가다보면신약개발과정이치밀한계획과우직한끈기가끝내빛을보는환희의순간과과학자들을당혹스럽게하는예상치못한사건이공존하는세계라는것을느낄수있다.
신약후보물질은어떻게찾는것일까?
분자조각가들은어떻게눈에보이지않는분자를조각할까?
저자는의약품개발의역사와뒷이야기들을재밌게풀어내는데서그치지않고,본업인의약화학자로서의전문성을발휘해분자조각가들이어떻게분자를조작하는지알려준다.분자는너무나도작아서현미경으로도볼수없는존재다.조각가들은끌과정으로대리석을조각하지만,분자는그렇게조각할수없다.분자조각가들은어떻게눈에보이지않는분자를조각할까?바로화학반응이다.화학자들은약이될수있는분자의구조를예측하고,그구조에이를수있는반응경로를계획한다.단지원하는물질을얻는것에서그치는것이아니라,값싸고안전한약을얻을수있는최적의경로를고안해야하는것이다.이것이분자조각가들이창조성을발휘하는영역이며,이는의약품을만들기위한피나는노력끝에화학기술이눈부시게발전한사례들을통해서도볼수있다.
저자는어렵게느껴질수도있는화학지식을직관적인이해를돕는그림과비유를동원해능수능란하게설명한다.저자의스토리텔링과화학지식해설을따라가다보면자연스럽게의약품이어떤방식으로개발되었는지를알수있다.또한신약개발의기본적인전략이어떻게변화했는지도이해할수있다.
책후반부에서는최근에유행하는신약개발트렌드를다룬다.화학자들이생물학자,동식물학자,인공지능개발자와의협업으로이루어낸성과도소개한다.마지막으로코로나19백신이개발된과정에서어떻게최신의약화학기술이사용되었는지,그리고그기술이미래의신약개발과정을어떻게바꾸고있는지알아본다.이책을읽은독자들은약을먹을때마다한알의약뒤에숨은분자조각가들의치열한고민에경외감을느끼게될것이다.
