[김근동 위원의 바이오산업 칼럼5] 선진국 바이오 산업계의 불치병 치료는 어디로 향하고 있을까?
[김근동 위원의 바이오산업 칼럼5] 선진국 바이오 산업계의 불치병 치료는 어디로 향하고 있을까?
  • 편집국
  • 승인 2019.07.02 09:07
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유전자 분석과 신약개발에 대하여
김근동 박사
김근동 박사

인간의 유전자는 인체의 장기세포를 설계하며 재능과 능력을 결정하는 나선형 이중 구조로 되어 있다. 인간이 예술에 관해 다양한 느낌을 갖는 감성도 유전자 기능에서 비롯된다.

이렇게 유전자가 중요하지만 수많은 인체 세포 DNA 중에서 실제 유전자(Exon)는 불과 2%에 지나지 않는다. 지금까지 선진국 바이오 산업계는 위 유전자를 중시하면서 나머지 98%의 DNA를 필요없는(Intron) 잡동사니(junk)로 가볍게 여겼다. 

최근 일본 NHK 방송은 위 유전자를 제외한 인체세포의 나머지 98%의 DNA 역할이 밝혀지면서 새로운 질병 치료에 활용하려는 움직임이 확산되고 있다고 보도했다. 버려졌던 인체 세포 DNA 라는 진흙에서 황금이나 흑진주를 찾아 나섰다는 것이다. 

예를 들어 범인의 세포를 체취하여 몽타주를 제작할 경우 코를 보자. 범인의 코를 설계하는 능력은 유전자가 갖고 있다. 범인의 코가 크다 작다 뾰쪽하다 등을 특정하지 않으면 범인 얼굴을 그릴 수 없다. 여기서 코의 다양한 형태를 특정하는 것이 나머지 98%의 세포 DNA라는 것이다. 

인체 세포의 유전자는 스위치(on-off)가 가능하게 신호의 전달 체계로 설계되어 있다. 인체 세포의 특정 유전자 스위치가 꺼져 있게 되면 특정 세포 물질 이동이 방해를 받으면서 특정 장기의 기능이 불균형 상태에 빠져 질병(부전증)이 발생한다.  

새로운 신약을 처방해 꺼져(off) 있는 유전자 스위치를 켜게(on) 하면 세포물질의 이동이 재개되면서 장기세포의 기능이 원래의 균형 상태로 돌아온다. 질병이 낫게 된다는 것이다.

선진국 바이오 산업계는 인간의 유전자중에서 최소한 70개는 자손을 남기려는 수정 순간에 돌연 변이를 일으키는데, 이 때 질병에 강한 트레져 DNA라는 유전자가 만들어지면서 인간의 자손에게 상속된다는 사실을 밝혀 냈다. 

쌍둥이 형제 우주비행사 한명이 우주 정거장에서 1년 이상 체재하다가 귀환한 인체의 유전자를 분석했다. 놀랍게도 우주 비행전에 비슷한 유전자를 가졌던 형제이었지만 우주 체재후 귀환한 형제간의 유전자는 크게 달랐다. 환경에 맞게 유전자가 진화한 것이다. 

위와 같이 인체 유전자가 변이와 진화하는 덕분에 역사상 무서운 흑사병 이질 장티푸스 등의 전염병이 창굴했을 때도 특정 질병에 강한 유전자인 트레져 DNA를 상속받은 집안의 가족중 약 60% 정도의 사람이 생존할 수 있었다. 

더 나아가 최근에 선진국 바이오 산업계는 유전자 분석 기술의 발전을 기반으로 위의 트레져 DNA의 비밀까지 밝혀 냈다. 무슨 DNA 유전자가 스위치(off)해 일어난 불치병 난치병을 낫게(on) 할 수 있는 신약을 찾을 수 있게 되었다는 것이다. 

영국의 바이오 산업계는 당뇨병에 걸리지 않는 트레져 DNA를 가진 사람의 유전자를 찾아 만든 치료 신약을 당뇨병 환자에게 처방해 낫게 하는 신약을 개발하는데 성공했다. 

암도 마찬가지이다. 인체속의  DNA 유전자 스위치가 암세포 증식을 방지하는 상태(on)로 되어 있으면 암이 발생하지 않지만 무슨 계기로 인해 스위치가 꺼지는 상태(off)로 전환되면 세포의 DNA가 메틸화되면서 암세포가 증식해 암이 진행될 수 있다.

인체의 유전자 기능을 파괴하는 암세포 증식을 억제하는 물질은 인체 세포 DNA에 포함된 메틸화 효소라는 것이다. 메틸화 효소의 생성을 촉진하는 신약을 개발해 처방하면 암세포 증식을 억제해 암을 퇴치할 수 있게 된다는 것이다.

2002년 노벨 화학상을 수상한 일본 시마다제작소의 다나카 고이치 소장은 우연히 알츠하이머(치매) 병이 아밀로이드베타의 DNA 세포 물질에 비해 APP라는 물질이 많아지면서 발생한다는 사실을 발견해 치료 신약의 개발 가능성을 시사했다. 

이 뿐만 아니라 훈련을 통해 인간의 유전자를 스위치 하면 자손의 세포 DNA의 배열이 달라져 새로운 운명을 결정하게 된다는 것도 밝혀 냈다. 덴마크의 젊은 남편들은 아내의 임신전 좋은 영양분의 흡수와 더불어 적절한 운동을 통해 영리하고 질병에 강한 튼튼한 유전자가 배열될 수 있게 한다. 

"정자의 트레이닝 센타가 필요하다" 라는 말이 나오는 것도 유전자의 스위치가 가능하기 때문이다. 인간의 유전자 DNA는 타고 난다지만 훈련에 의해 변이가 가능하다는 것을 의미한다. 

이렇게 인간은 인체의 유전자가 스위치 기능을 갖고 있기 때문에 외부 충격이나 가혹한 자연환경속에서도 슬기롭게 적응하면서 진화해 왔고 유전자 분석을 통해 불치병 난치병을 치료할 신약을 개발해 처방하면 낫게 할 수 있다는 사실을 알게 되었다. 

하지만 인체의 유전자 분석 기술 발전의 최대 약점은 안전성과 윤리성에 관한 논란을 불러 일으킨다는 점이다. 그래서 인류는 질병 치료나 건강한 DNA의 진화를 위해 좋은 방향으로 유전자 분석 기술을 사용해야 하며 오용을 경계해야 한다. 

다소의 논란이 있음에도 불구하고 한국은 선진국 바이오 산업계가 유전자(2%, Exon) 및 잡동사니 DNA(98%, Intron)의 분석 기술 발전을 활용해 불치병 난치병을 극복하려는 연구나 치료 신약의 개발에 더 많은 참여가 있기를 바란다. 

한국인들이 건강하게 오래 살기를 바라는 염원이나 영리하고 건강한 자녀 출산에 대한 바램은 어느 국가의 국민들보다 높기 때문이다.

김근동 박사
-현 국제협력포럼 위원
-전 산업연구원(KIET), 삼성경제연구소 연구위원
-전 삼성그룹 회장비서실(도쿄 주재)


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