무지가 낳은 줄기세포 기술

- 발견자는 비전문가였기에 자유로웠다.

찰스 바칸티는 수년간 과학계를 깜짝 놀라게 한 여러 발견자 중 의외의 주인공이다.

63세의 온화한 마취과의사인 바칸티는 심지어 박사학위도 가지고 있지 않다.

그는 브리검 여성병원의 마취과 과장이면서 뛰어난 조직공학자이지만 치열한 선두다툼으로 하루가 다르게 발전하는 줄기세포 학계와는 실질적으로 무관했다.

최근까지 바칸티는 이어마우스(earmouse) - 조직공학 기술로 복잡한 조직의 구현이 가능함을 보이기 위해 사람의 귀를 등에 자라게 한 쥐 - 의 창조자로 유명했다.

그의 발견이 우리에게 시사하는 바는 과학의 세분화된 분야일수록 가끔은 자신이 익히 알고 있는 지식으로부터 한 발짝 떨어져 보는 것이 장점이 된다는 것이다. 줄기세포 전문가라면  바칸티가 1990년 후반부터 간헐적으로 추구했던 그런 실험을 해볼 생각조차 하지 않는다.

바칸티의 친구이며 아이디어의 공명판 역할을 했던 Case Western Reserve University의 생물학자 아놀드 카플란 박사는 이렇게 말한다.

"과학에서는 지배적인 의견이 정설로 자리 잡습니다. 그리고 정설은 옳을 수도 있고 틀릴 수도 있어요. 저는 돌려 말하는 사람으로 보이고 싶지 않은지라 박사의 의견이 너무 엉뚱하다 싶으면 대놓고 말해요. 하지만 대게의 경우에는 응원했어요. 왜냐하면 말이죠, 과학자가 뭔가 대단한 걸 알고 있기는 하지만 또 그게 전부는 아니거든요."

줄기세포 학계를 발칵 뒤집어 놓은 이튿날 바칸티는 자신의 사무실에 앉아 꾸밈없고 겸손한 태도로 말했다.

"제 생각이 틀리는 경우가 많다는 걸 저도 압니다. 그런데 가끔 제가 옳을 때 얼마나 기쁜지 아세요? 살 맛 납니다."

그는 잘 웃었고 중서부식의 소탈함와 수줍음이 묻어나는 사람이다. 동료들이 말하는 바칸티는 칵테일 파티에서는 의례 넥타이를 느는하게 하는 사람이며 가끔은 괴팍하고 얼빠진 아저씨처럼 보이지만 내면의 지성을 잃지 않는 사람이다.

바칸티가 처음부터 유도만능 줄기세포를 만드는 새로운 방법을 고안하려 한 것은 아니다. 바칸티와 그의 동료가 지난주에 발표한 기술은 현재 요구되는 세포 유전자 조작방식에 비해 놀라우리만치 간단했다.

박사는 1980년대 후반에 그의 형과 연구를 시작했다. 그의 형 조셉은 보스턴 어린이 병원에 외과의사로 근무하여 조직공학의 새로운 영역을 개척하고 있었다. 찰스 바칸티(동료들은 '척'이라고 줄여 부른다.)는 뼈의 재생에 관심을 가졌으나 먼저 실험실 돌아가는 사정을 알아야 했기에 형에게 멘토링을 부탁했다. 바칸티는 지지대에 연골 세포 배양하는 실험을 시작했고 결국은 이어마우스를 만들어냈다.

바칸티의 말에 의하면 박사가 걸어온 길은 대부분 계획하지 않은 길이었다. 

1994년에 바칸티는 University of Massachusetts Medical School로 옮겼다. 비비씨 필름이 거기서 다큐멘터리를 제작했고 박사는 필름 팀의 한 직원에게 근사한 게 있으니 한번 보라고 권했다. 비비씨 화면에 등장한 이어마우스는 세계적인 관심을 끌었다.

얼마 지나지 않아 런던에서 강연했고 후에 바칸티는 과장된 기사 한 편을 접했다. - 얼토당토않은 내용을 포함하는 기사였는데, 바칸티가 수퍼맨의 척수 부상을 치료하겠다고 약속했다는 것이다. 여기서 수퍼맨은 전신마비 환자인 영화배우 크리스토퍼 리브를 말한다. 공교롭게도 이 기사는 바칸티의 호기심을 촉발시켰고 바칸티는 '기사대로 한 번 해볼까?' 하고 관심을 가지기 시작했다.

때마침 바칸티는 자신의 형 조셉과 직업적인 영역에서 갈라설 때이기도 했다.

"훌륭한 결정이었다고 생각해요. 형에게 배울 점도 많았지만 형의 그늘에서 나의 경력을 쌓아나가기보다는 다른 영역으로의 변화가 필요했어요." 라고 바칸티는 말한다.

그는 UMass의 병리학자인 동생 마틴을 불러와 척수 부상을 치료할만한 세포를 찾게 했다.

마틴은 그때 형에게 했던 말을 기억했다.

"좋은 기회인 것 같은데, 형 너무 무모한 거 아니야? 척수는 연골이 아니야. 그걸 어떻게 배양해?"

동생의 말에 형이 늘 하던 식으로 대꾸했다.

"그냥 해보지 뭐. 남들이 뭐라고 하던 그게 뭐 대순가."

커가면서 친해진 형제들이었다. 오토바이를 몰고, 짖궂은 장난을 치면서, 같이 유럽을 여행하면서. 마틴의 말로는 두 명의 돈키호테였다. "풍차를 상대로 싸우는 소설 속의 영웅처럼 그저 안되는 이유는 외면했죠", 라고 바칸티는 말한다.

일 년 넘게 고생하고 나서 마틴은 설치류의 뇌에서 태아 줄기세포를 추출하는 방식을 사용하기 시작했다. 수술 용품실에서 빌려온 메스로 다 자란 쥐의 뇌를 잘게 쪼갠 후 세포를 훼손할 정도로 짓이겨 가면서 폭이 점점 좁아지는 튜브에 밀어 넣었다. 그리고 현미경으로 관찰했다. 마틴이 그 순간을 떠올렸다.

"온통 세포 쓰레기와 잔해였어요. 그런데 아주 작고 작은 원형의 구조들이 눈에 들어오는 거에요."

동료는 의미 없다고 묵살했고 버릴지 배양할지 논쟁하다 풀이 죽은 마틴은 실험실로 돌아왔다. 그는 배양하기로 결정했다. 낙담한 채 주말을 보낸 마틴은 배양접시를 들여다보았고 몇 점의 세포가 줄기세포의 행동처럼 보이는 구형의 클러스터를 이루고 있음을 관찰했다.

초기의 미세한 씨앗 세포는 내구력이 강하고 척박한 외부 환경에 저항하는 것으로 보였다. 두 형제는 spore-like cell이라 부르며 유명하지는 않지만 나름 괜찮은 저널에 발표했다.

UMass의 나머지 과학자들은 형제의 발견에 지나치게 회의적이라 바칸티는 연구소 내에서 자신의 성과를 방어하기에 지쳐버렸다. 결국에는 브리검으로 옮기고 말았다. 브리검의 면접에서 박사는 UMass에서의 연구에 대해 의도적으로 함구했다.

"Spore-like stem cells 로 내가 잠시 주저앉았다고 말하고 싶지 않았거든요."

마틴도 결국 중서부로 옮겼고, 바칸티의 연구는 다른 방향으로 진행됐다. 하지만 그는 여전히 동생과 함께 분리해냈던 그 이상한 세포에 대한 관심을 버리지 않았다.

같은 실험실에서 흉부외과 의사 연구원인 코지 코지마에게 바칸티가 UMass에서 분리해냈던 것과 같은 세포를 분리해낼 수 있는지 요청했다. 코지마는 폐 조직에서부터 세포 탐색을 시작했고 결국 올바른 프로토콜을 찾아냈다.  실험실의 다른 과학자들은 근육에서도 찾아낼 수 있었다.

하지만 박사는 과거 UMass 에서 얻은 교훈을 잊지 않았다. 줄기세포 기술에 관한 바칸티의 미숙함은, 남들이 외면하는 자신의 직관과 인습에 얽매이지 않는 접근방식을 시도할 때에는 바칸티에게 일종의 자산이었다. 하지만 이제는 그 세포들이 보이는 것처럼 줄기세포라는 사실을 입증할 굳건한 사례들이 필요한 때임을 바칸티는 알고 있었다.

"우리는 제대로 된 줄기세포 학자를 끌어들일 필요가 있다고 말했죠. 남들을 믿게 하려면 그 방법뿐이었어요." 그당시를 바칸티는 이렇게 회상했다. 그리고 그들에게는 노련할 뿐만 아니라 그들의 아이디어에 호응해줄 만한 줄기세포 학자가 필요했다. 

"노숙한 과학자들은 일종의 운명에 투신한 상태예요. 예를 들자면 줄기세포가 특정한 근육세포나 신경 세포로 발현되어버리는 것처럼 과학자들은 면역체계나 유전공학의 외길로 돌입하게 마련이죠. 일단 자신의 영역과 아이디어에 파묻히면 유연함과는 멀어져요. 나이 든 과학자들은 자신이 했던 가르침을 버리지 않을 거에요. 우리는 다른 가능성을 탐험하기에 충분할 만큼 유연한 사람이 필요했어요." 라고 바칸티는 말했다. 그들에게는 배우는 단계의 사람이 필요했다.

2008년에 일본 국적의 대학원생 하루코 오보카타가 프로젝트에 착수했고 많은 비난을 한몸에 받았던 2001년 실험의 재현을 대단히 의욕적으로 이어나갔다.

2년 후 플로리다에서 열린 컨퍼런스에서 바칸티는 오보카타와 도쿄 여성 의대에서 온 오보카타의 멘토 마사유키 야마토를 만났다. 박사는 먼저 비웃지 말기를 다짐하고 자신의 아이디어를 제안했다. 어쩌면 우리가 세포를 분리해냈다기보다는 실질적으로 그 세포를 만들어낸 것은 분리과정이 아닐까? 바칸티는 오보카타가 일본에 돌아가면 자신의 아이디를 검증해보는 것이 어떻겠냐고 제안했다.

야마토는 이메일을 통해 이렇게 말했다.

"나는 우리가 연구한 세포가 단순히 분리되었다기 보다는 분리 과정을 통해 '만들어졌다고' 백 퍼센트 확신했어요. 척과 내가 각각 같은 결론에 도달했다는 사실에 무척 놀랐습니다."

일반 세포를 약산성 용액에 30분 담아두는 정도의 외부 충격이 줄기세포 상태로의 회귀를 촉발시킨다는 사실을 확실히 입증하기 위해 오보카타는 탑 클래스 줄기세포 학자들과 연구했다. 2012년 4월에 제출한 첫 논문은 거절당했다. 그 후 지금까지 1년 반 동안 그들은 여러 의문에 끊임없이 대답해왔다.

아동병원의 줄기세포 학자인 George Q. Daley 박사는 '잘 모르기 때문에 위험을 감수할 수 있다는 점이 비전문가의 가치' 라고 말한다. 물론 그 반대의 경우도 있다.

 "바칸티가 생쥐 복제의 전문가인 테루히코 야카하마를 비롯한 세계적인 전문가들을 참여시키는 능력이 우리처럼 유도만능 줄기세포 영역에 종사하는 사람에게 엄청난 확실을 줄 수 있었죠." George Q. Daley 박사의 말이다. 유도만능 줄기세포란 어떤 종류의 조직으로도 발현이 가능한 세포를 말한다.

George Q. Daley 박사가 말하길, 지난 수요일에 논문이 발표되자 학계의 리더들과 이메일을 교환했고 훌륭한 학자들에 의해 행해진 검증의 수준으로 보아, 놀랍고 당황스럽기는 하지만 연구 결과를 진지하게 받아들였다고 한다.

바칸티는 여타의 과학자들과는 달리 용의주도함과는 거리가 멀다. 많은 과학자들은 특종이 되거나 틀렸다는 말을 듣기 두려워 새로운 연구나 예비 결과의 발표를 꺼린다. 바칸티는 지난주에 그가 말하는 신기술로 만든 최초의 인간 줄기세포를 촬영하라고 글로브 지의 사진 기자를 불렀다. 

그가 기자에게 말하길 공동 연구자가 이미 그의 기술로 생쥐 복제에 애썼지만 태아가 살아남지는 못했다고 한다. 모든 연구 내용은 출판은 물론 검토도 되지 않은 예비 단계(대부분의 과학자들이 공표하기를 꺼리는)다.

바칸티와 일했던 MIT의 생명공학자 로버트 랭거는 "그는 어린아이 같은 면이 있어요. 내키는 대로 행동하죠." 라고 말한다.

바칸티의 형 조셉은 바칸티가 가진 솔직함의 근원을 형제들도 마찬가지로 가지고 있다고 말한다. 그들의 네브라스카 성장배경에서 오는 직설적인 태도라고 말한다. 통념에 도전하는 바칸티의 끈기와 적극성은 가정교육에서 비롯되었는데, 특히, 자신감 있었고 권위주의를 두고보지 못했던 그의 어머니 덕이라고 한다. 조셉의 말로 기사를 마무리한다. 

"우리가 이 모든 조직공학 분야를 수립하는데 그게 도움이 됐다고 생각해요. 왜냐하면 개방적이어야 하거든요. 다른 사람과 같이 일할 수 있어야 해요. 타인을 존중할 줄 알아야 하고요. 과학의 모든 작업 방식은 감추지 않고 나누는 것입니다."