암 정복 연대기 (암과 싸운 과학자들)

남궁석

과학저술가,SecretLabofMadScientist대표
고려대학교농화학과학사,석사.고려대학교생명공학과박사(생화학전공)
〈〈과학자가되는방법-매드사이언티스트가알려주는과학자서바이벌가이드〉〉(이김,2018)지음,〈〈4차산업혁명의유령〉〉(휴머니스트,2017)공저.

1부글리벡Glivec007

2부허셉틴Herceptin095

3부여보이,옵디보,키트루다Yervoy,Opdivo,Keytruda199

에필로그319

암과싸우는가장큰무기는
과학자의매일펼치는평범한용기

과학자의대단함은그들이새로운과학적사실을밝혀내고,그것이우리의삶을좀더나은방향으로바꿔주는데에만있지않다.과학자의대단함은자기연구가어떤결과를낼지심지어연구가성공할지실패할지모르지만,그럼에도매일매일연구를이어간다는점에도있다.이책〈〈암정복연대기-암과싸운과학자들〉〉에이름이한번이라도나오는70여명의과학자들과,무슨무슨연구팀이라는이름으로뭉뚱그려소개된더많은과학자들도마찬가지였다.
만성골수성백혈병을치료해표적항암제라는개념이가능하다는것을보여준글리벡(Glivec,성분명:imatinib),말기유방암환자들의생명을구하고있는항체의약품허셉틴(Herceptin,성분명:trastuzumab),암환자진료차트에‘완치’라고적어도되는상황을만들어주기시작한면역항암제여보이(Yervoy,성분명:ipilimumab),옵디보(Opdivo,성분명:nivolumab),키트루다(Keytruda,성분명:pembrolizumab)는이들70여명의과학자들과이름없이등장하는연구팀에속한과학자들이,그럼에도불구하고매일매일분투한결과다.
이들가운데자기연구가암을고치는기적의약으로마무리될것이라고예측한사람의거의없었다.과학자들은그저오늘도연구할뿐이다.과학자들의모험에가까운연구들이우여곡절을겪고나면생명을구하는약으로태어난다.그러니암과싸우고있는과학자들은,마지막으로남은모험가이며탐험가라고할수있다.

과학은한명의천재가완성하는것도
하루아침에되는것도아니다

〈〈암정복연대기-암과싸운과학자들〉〉은천재과학자의위대한업적을따라가거나,빈틈없이꽉짜인내러티브로채워져있지않다.오히려그런것들과정확하게반대다.과학자들은잘못예측해엉뚱한연구를하는데,연구한결과는전혀의외의곳에서성과를낸다.이런일들이30~40년정도쌓이다마침내암을치료하는신약이세상에나온다.단일클론항체(monoclonalantibody)에대한사연이대표적이다.허셉틴이세상에나오는과정에중요한기여를한단일클론항체이야기다.
정상적인세포는정상적인속도로성장하고사멸한다.어떤세포에이상이생겨빠르게성장하기만한다면어떻게될까?비정상적으로빠르게자라는세포로구성된조직은제기능을못할것이다.또한빠르게성장하기만하는세포가영양분을빠르게써버리는탓에,몸의다른곳에서쓸영양분은부족해질것이다.암이라고부르는병의전형적인모습이다.
그런데몸속여러기능의조절은분자단위단백질의화학적인작용으로이루어진다.세포가비정상적으로성장하는것도세포성장시키는단백질에이상이생겼기때문이다.따라서이런단백질에분자단위로결합해화학적인작용을막는물질을환자에게투여하면암은멎을것이다.HER2는세포를성장시키는역할을해,암을일으킬수있는단백질이다.유방암환자가운데HER2단백질이지나치게많이생기는환자가있다.그리고HER2단백질에결합해세포성장을억제하는,분자단위물질인항체로만든약이허셉틴이다.
허셉틴이항체의약품이라는것은,항체를잘다룰수있어야한다는뜻이다.우리몸속에는무수히많은종류의항체가섞여있다.연구를하려면필요한항체를골라내고,분석하고,측정해야하는데어렵다.HER2단백질이문제라는것을알아도,해결할수있는항체를분석할수없다면치료현장에서활용하지못할것이다.그런데단일클론항체는한가지항원에만반응하는항체다.이를대량으로만들어내야,항체의약품개발이가능해진다.

호기심은연구로,연구는기술로
버텨내는시간과우연한만남은신약으로

영국케임브리지대학MRC-LMB(MedicalResearchCouncil/LaboratoryofMolecularBiology)에서연구하던세자르밀스타인(CesarMilstien,1927-2002)는항체를연구하고있었다.항체는종류가매우다양한데,도대체어떻게이렇게다양한항체가만들어질수있는지궁금했다.그러나연구는쉽지않았다.다양한항체가복잡하게섞여있는혈액에서,연구하기위한항체를분리해서모으는것부터가문제였다.
그러던어느날세자르밀스타인은B세포가암이된골수종(myeloma)을앓고있는환자에게얻은골수종세포가한가지종류의항체만만든다는연구결과를알게되었다.B세포는항체를만드는일에참여하는데,암세포가된골수종세포도계속항체를만들었다.암세포는사멸하지않고계속증식하니,단일한항체를많이만들어낼수있을것이었다.
가능성이문을열고들어오면,그문으로문제점도따라들어온다.골수종세포가만들어내는항체가단일했지만,그항체가어떤항원에반응하는것인지알수없었다.물론연구자가필요로하는항체도아니었다.즉연구자가필요로하는항체가만들어지도록골수종세포를처리하는방법이필요했다.세자르밀스타인은연구실에들어온게오르게스쾰러(GeorgesJ.F.K?hler,1946-1995)와함께원하는항체를대량으로만들어낼수있는방법을찾기시작했다.밀스타인과쾰러는B세포와골수종세포를혼합해이가운데단일한항체만만들어내는혼종세포(hybridoma)만골라내는방법을찾았다.단일클론항체를만들어낼수있는길이열렸다.
그러나밀스타인과쾰러는다양한항체가어떻게생겨나는지연구할수있는방법을찾기위해단일클론항체를만드는방법을찾은것이었다.물론단일클론항체기술이암을치료하는데활용될수있을것이라예측한것도아니었다.다만연구를했을뿐이고,그러다허셉틴이개발되는과정에서중요하게활용되었다.
이책?암정복연대기-암과싸운과학자들?에나오는거의모든이야기는밀스타인과쾰러가단일클론항체기술을개발하고쓰인사정과비슷하다.수많은과학자들은이론을증명하고,물질을찾아내고,기술을개발하는데,이런것들이얽히고설켜전혀예상하지못했던결과를불러온다.고대이집트파피루스에나올만큼오래전부터존재를알고있었지만마땅한대책이없었던암을고치는‘기적의치료제’가만들어지는것이다.

글리벡,허셉틴,여보이,옵디보,키트루다
과학자들이만들어낸가장앞선암치료제들

〈〈암정복연대기-암과싸운과학자들〉〉에나오는과학자들의고군분투를따라가다보면,암과싸우는전선의맨앞에서있는표적항암제,항체의약품,면역항암제의메커니즘을이해하게된다.과학을이해하기어렵다면,앞뒤의일을정확하게모르기때문일것이다.마치복잡한수학의공식은막무가내로외워야하지만,공식이나온과정을알게되면외우지않고이해하며문제를풀수있는것처럼말이다.
글리벡이탄생하는과정을다룬1부에서는초기과학자들의암을어떻게예측했으며,예측에따른가설을증명하고반박해수정해가는과정을보여준다.생명과학태동기부터과학자들은암과싸우기위해노력했고,그과정에서예상치못하게AIDS와같은질병의치료법등을찾기도한다.그리고이과정은현대분자생물학의기초가쌓여가는과정이기도했다.
허셉틴이탄생하는과정을살펴보는2부에서는현대생명과학과생명공학의바탕을이루는주요한이론과기술이어떻게태어났는지엿볼수있다.단일클론항체,재조합DNA기술등은암과싸우는과정에참여했던과학자들의이런저런도전과실패속에서확립될수있었다.과학자들은재조합DNA등의문제앞에서생명과학윤리를고민하는가하면,역시재조합DNA기술을이용해대량으로저렴하게치료용인슐린을만들어내는데성공하기도한다.이모든것의끝은암유전자가일으키는문제를,재조합DNA기술로만들어낸항체로해결하는허셉틴의개발이었다.
환자자신이가진면역의힘으로암을고치는여보이,옵디보,키트루다등면역항암제의탄생이야기는3부에서다룬다.면역은생명과학전공자들에게도까다로운분야다.따라서면역항암제의탄생이야기는면역에대한기초적인이론을함께설명하며진행된다.