왜세포를몸밖으로꺼냈을까
몸을벗어난생명은생명과학자에게가장중요한연구대상중하나이다.생명을구성하는세포와조직,기관은몸속에있을때완벽하게제역할을한다.그러나몸속의생명은직접관찰하거나조작할수없다.그래서생명과학자들은인간과인간이속한포유류세포를실험실로가져왔다.생명과학실험실은생명조각이몸을벗어난후에도살아있도록조성한곳이다.과학자들은포유류세포를키우고관찰하며인간의생명현상을밝히는가장직접적인단서를얻었다.이제생명과학은그저생명을관찰하는수준을넘어생명을기계처럼조작하는경지에오르게되었다.
몸을벗어난세포,몸밖에서나뉘고자라고살아가다
먼지하나없는실험대,크고작은기계,반투명한액체가찰랑대는플라스크,마스크와흰색가운을입은연구자까지,‘생명과학실험실’하면떠오르는이미지는모두실험실에도착한세포를지키기위해만들어졌다.『실험실로간세포』1장에서는몸을벗어난세포를실험실에서되살리는과정을소개한다.실험실로온세포가살기위해서는꼭배지가필요하다.배지는세포가자라는공간으로,세포가먹고살영양분을담고있다.주성분은생명의기본에너지인포도당과단백질을조립하는아미노산의일종인글루타민이다.배지와함께완충용액도있어야한다.세포가영양분을먹고배출하는노폐물때문에pH균형이깨지면살아남기어렵다.배지와완충용액제조는세포를배양하는중요한첫걸음이다.연구자는이렇게실험실에서세포를키우고관찰하면서궁금했던생명현상을확인한다.
현대생명과학발전의바탕이된
실험실세포의놀라운활약
『실험실로간세포』2장에서는연구자들이지켜낸세포에는무엇이있으며,이들세포로무슨일을해내는지이야기한다.과거에는세포실험을할때마다몸에서세포를떼어내실험실에서배양하는일차배양을했다.세포가배양접시에옮겨지면어느시점에서분열을멈추고서서히죽는다.그래서과학자들은불멸화세포주를개발했다.불멸화세포주란배양접시위에고립된채로도끊임없이분열하는세포이다.1951년흑인여성헨리에타랙스의암조직에서유래한헬라세포는대표적인불멸화세포주이다.70년동안인간으로는할수없는연구의도구가되었으며,자궁경부암백신과소아마비백신개발의바탕이되었다.유래가불분명한또다른불멸화세포주HEK293은코로나19치료제개발당시큰몫을해냈다.
이러한불멸화세포주의과학적성과와는별개로생명과관련한연구윤리문제는피해갈수없었다.오늘날대부분의줄기세포실험에는iPS세포,즉유도만능줄기세포를사용한다.백혈구나피부세포같은보통세포를배아줄기세포로되돌린세포이다.무엇보다윤리적문제에서자유롭다는장점이있다.일본과학자야마나카신야는iPS세포를개발한공로로2012년노벨생리의학상을받았다.2020년5월,하버드대학교의과대학의김광수교수는iPS세포를이용해파킨슨병환자를치료했다고발표했다.『실험실로간세포』3장에서는세포를촬영하고,다양한기술로세포에색을입히는과정을따라간다.생명과학자들은세포를더욱선명하게관찰하기위해세포의특정부분만염색하는염색법을개발했고,21세기에는세포에형광을칠하는방법으로발전했다.
과학자들은세포에형광단백질유전자를주입하거나,원래세포에있던단백질에형광항체표지를붙이거나,세포가갖고있는단백질에외부의형광물질을결합해색을내는면역형광법을사용하여세포를관찰한다.색을칠한세포는다양한현미경으로촬영한다.이책에는헬라세포나사람의뇌오가노이드를비롯해현미경으로세포를촬영한여러사진이실려있다.각각의사진은우리가본적없는낯선세계에대한아름다움과경이로움을느끼게해준다.『실험실로간세포』4장에서는실험실세포를모아몸을재현하는노력을소개한다.미니장기라고도하는오가노이드와동물의살코기를대체하는배양육등이다.이런조직공학기술은아직완전하지않지만,알지못했던생명의비밀을밝히고지금의생명과학으로는구하지못하는환자들을살려낼것이다.
계속실패해도조금씩나아가는
생명과학자들의치열한노력
이지아저자는동물생명공학과를졸업한뒤바이오제약회사에서단백질의약품생산세포주를개발하는일을했다.실험만반복하는일에한계를느껴학계로돌아와석사학위를받았다.저자는생명과학자로서학계와현장을두루경험했다.그경험은재치있는문체와생생한묘사를통해책에잘녹아있다.생명과학자들은우리가잘몰랐던의외의고충을겪는다.현미경으로세포를관찰하느라시력이약해지고,세포주하나를고르기위해손목이부러질만큼실험을한다.과도한실험으로일어나는관절부상은이분야에서자주일어나는산업재해이다.공들여키운세포가미생물에감염돼몇달의시간과수천만원이한순간에날아가기도한다.
『실험실로간세포』5장에서는세포로는불가능한연구를소개한다.동물실험과인간을이용한임상시험이다.대표적실험동물인생쥐이야기에도생명과학자의고뇌와아픔이담겨있다.아이가태어난후생쥐를희생시킨손으로아이를만지고싶지않아연구를그만둔연구자가있다.자기논문에제일기여한생쥐를추도하기위해논문에자기이름보다앞에생쥐의학명인Musmusculus를넣고싶다던연구자도있다.현대생명과학에는한번만실패해도무위로돌아가는실험과그것을이루어내는사람들의노력이담겨있다.저자는생명과학실험실이어떤곳인지모르는이들에게몸에서벗어난생명을다루는어려움과한계를알려주고싶다는바람을내비친다.『실험실로간세포』는저자의바람처럼생명과학의느린발전에도여유를가지고과학자를응원하고싶도록만든다.아울러생명과학진로를고민하는사람에게는고민의방향을잡는데도움이될것이다.
