인류를 질병의 공포에서 해방하고 새로운 농업혁명까지 가져올 것으로 기대되는 유전자 교정 기술을 개발한 두 여성 과학자가 올해 노벨 화학상 수상자로 결정됐다. 노벨 화학상에서 여성들이 공동 수상한 것은 처음이다.
스웨덴 왕립과학원 노벨위원회는 7일 유전자를 교정하는 ‘유전자 가위’ 기술을 개발한 공로로 제니퍼 다우드나(56) 미국 버클리 캘리포니아대(UC버클리) 교수와 프랑스 출신의 에마뉘엘 샤르팡티에(52) 독일 막스플랑크 병원체 연구소장을 올해 노벨 화학상 수상자로 발표했다. 두 사람은 1911년 마리 퀴리 이후 노벨 화학상을 받은 6~7번째 여성 과학자가 됐다.
두 사람은 2012년 국제 학술지 사이언스에 DNA에서 원하는 부위를 자유자재로 잘라낼 수 있는 ‘크리스퍼 캐스9 유전자 가위’ 기술을 발표했다. 유전자 가위는 특정 DNA를 찾아가 지퍼처럼 결합하는 가이드 RNA와, 결합 부위를 잘라내는 효소 단백질인 캐스9으로 구성된다. 유전자 가위가 잘라낸 부위는 정상 유전자로 대체돼 유전 질환을 근본 치료할 방법으로 주목받았다.
김진수 기초과학연구원(IBS) 유전체 교정 연구단 수석 연구위원(전 서울대 교수)은 “다른 유전자 교정 기술은 숙련된 전문가만 쓸 수 있었지만 크리스퍼 캐스9 유전자 가위는 누구나 금방 쓸 수 있고 속도도 훨씬 빠르다”며 “생명과학 혁명을 가져올 기술로, 예전부터 노벨상 수상이 점쳐졌다”고 말했다.
이 기술은 박테리아에서 아이디어를 얻었다. 박테리아는 자신에게 침입한 바이러스의 유전자 일부를 표식으로 갖고 있다가 나중에 같은 유전자를 가진 바이러스가 침입하면 바로 효소 단백질로 토막 낸다. 박테리아를 연구한 샤르팡티에 박사는 국제학회에서 세계적인 단백질 분석가인 다우드나 교수를 만나 손상된 유전자를 교정하는 기술로 개발하기로 의기투합했다.
크리스퍼 유전자 가위는 질병 치료의 새 지평을 열고 있다. 이번 수상자들의 논문이 나오고 이듬해 MIT 펑 장 교수와 하버드대 조지 처지 교수, 서울대 김진수 교수가 각각 인체 세포에 크리스퍼 유전자 가위를 적용할 수 있음을 입증했다. 이후 실제 질병 치료에서 속속 성과가 나왔다.
지난해 중국 연구진은 크리스퍼 유전자 가위로 에이즈 바이러스 감염을 원천 차단하는 데 성공했다. 미국 펜실베이니아대 연구진은 같은 방법으로 혈액암을 치료했다. 코로나 진단에도 크리스퍼 유전자 가위가 활용되고 있다.
농업 부문에도 활용이 늘고 있다. 기존 유전자 변형 농작물(GMO)처럼 다른 생명체의 유전자를 집어넣지 않고 농작물 자체의 유전자를 교정해 병충해와 가뭄에 강하게 만들 수 있기 때문이다. 다른 소를 다치게 하는 젖소의 뿔을 없애고, 근육량을 늘린 수퍼 육우를 탄생시키기도 했다.
과학계에서는 같은 분야에서 노벨상 수상자가 또 나온다고 보고 있다. 1993년 노벨 생리의학상 수상자인 MIT의 필립 샤프 교수는 최근 “노벨상 역사를 비춰보면 크리스퍼 유전자 가위 원리 발견뿐 아니라 인체 세포 적용 연구도 노벨상을 받을 수 있을 것으로 본다”고 말했다. 실제로 DNA를 잘라내는 제한효소를 발견한 과학자가 노벨 생리의학상을 받고, 이를 이용한 유전자 재조합 기술을 개발한 과학자가 이어 화학상을 받은 바 있다.