뉴욕시 기능발달 기초연 김광수 박사(세계 최고에 도전한다:4)

◎알츠하이머 발병원인 규명 새전기/항체­암세포 결합,살아있는 새 세포 생성 발견/뇌신경세포 죽은 ‘뉴리티 플라크’ 정체도 밝혀

【뉴욕〓이건영 특파원】 뉴욕 맨해튼 중심부에서 1시간 남짓 거리의 스테이튼아일랜드 북서지역.뉴욕시의 한 보로(우리의 구에 해당되는 행정구역)인 이섬은 뉴저지주에 더 가까운 곳이다.겨울비가 내려 안개가 자욱하던날 아침김광(삼수변에 빛 광)수박사의 뉴욕주립 기능발달 기초연구소를 찾았다.뉴욕시립대(CUNY)의 깔끔하게 다져진 스테이트 아일랜드 캠퍼스가 연구소 건물과 머리를 맞대고 다가왔다.

김박사는 이 곳에서 알츠하이머병을 일으키는 A베타 단백질의 존재를 확인하고 그 농도를 측정할 수 있게 해 줄 뿐 아니라 뇌신경세포가 죽은 뉴리틱 플라크의 형태 및 화학구조를 파악하는 데 결정적 역할을 하는 4G8과 6E10라는 두개의 단일항체를 만들어 냈다.88년 봄과 89년 봄이었다.

○동료연구원 번번이 실패

미생물학과 면역학 연구를 해왔던 김박사는 원래 알츠하이머병과는 다소거리가 있었다.그러던 그가 연구의전환점을 맞은 것은 80년부터였다.알츠하이머병 환자가 증가추세에 있으나 원인이 제대로 규명되지 않고 있던 것이그의 ‘도전정신’을 자극했던 것.

그때까지 잘 알려져 있지 않았던 뉴리틱 플라크의 정체를 밝히고 싶었다.뉴리틱 플라크 주위의 세포와 결합할 단일항체의 개발이 급선무였다.미생물학자로서의 바이러스에 관한 연구경력이 단일항체를 만드는 데 도움이 될 것으로 확신했다.

단일항체를 만드는 기본원리는 노벨상 수상자인 켈리와 밀스타인이 75년이미 학계에 내놓은 상태였으나 개발은 되지 못하고 있었다.같은 연구소의 동료연구원들도 번번이 실패했다.잡힐 듯 하면서도 잡히지 않았던 것이 단일항체 개발이었다.A베타 단백질로 만든 항체를 암세포에 결합해 생산할 수있다는 것은 알려진 사실이었다.그는 단일항체 개발에 연구생활의 모든 것을 걸었다.

인근 CUNY의 도서관 관련서적을 뒤지며 원점에서 시작했다.시간이 지날수록 결코 쉽지 않은 작업임을 깨달았지만 포기는 있을 수 없었다.한국인과학자라는 이름 때문에 더했다.8년의 세월이별 성과없이 흘렀다.초조함 속에서도 연구에 대한 집념은 더욱 강해졌다.

연구에 사용된 실험용 쥐만도 헤아릴 수가 없었다.실험용 쥐의 백혈구에서 항체가 만들어지면 백혈구를 쥐의 암세포에 갖다 붙이는 똑같은 작업을 되풀이하는 고난이었다.원리는 간단했지만 기대하던 새로운 항체는 생겨나지않았다.A베타 단백질이 원래 다루기 힘든데다 눈에 보이지 않아 제어할 수없는 실험요인들이 너무 많아 인간의 한계를 넘는 실험이 아닌가하는 생각도 들었다고 한다.

실패를 거듭하던 88년 봄 어느 날,실험실 냉장고에 보관되어 있던 어느 한 세포에서 이상한 현상이 발견됐다.항체와 암세포가 1:1로 결합된 살아있는새 세포가 생겨난 것이었다.단일항체 4G8을 탄생시킨 세포였다.나이 54세때 이룬 개가였다.

○신경병리학자들 시샘

김박사는 “정말 하늘이 도왔다”고 말했으나 연구에 함께 참여했던 연구소 소장인 헨리 M.비스니스키 박사(66)와 동료 연구원들은 “김박사의 연구집념이 결실을 보게 된 것”이라고 평가했다.

생성된 단일항체를 알츠하이머병을앓았던 환자의 뇌신경세포에 주입시켜효용테스트를 해봤다.단일항체가 뉴리틱 플라크의 주위에 몰려들면서 뉴리틱 플라크의 모습이 선명하게 현미경에 잡혔다.김박사는 그때의 심정을 “감격 그 자체”였다고 회상했다.1년뒤에는 6E10라는 두번째의 단일항체도 만들어 냈다.

학계에 단일항체 세계 최초 개발사실을 알려 공인받았다.88년 4월초 신경병리학계의 대표적 논문지 ‘뉴로사이언스 리처스 커뮤니케이션’에 통보했다.

그해 여름 논문지가 발간되면서 병리학계는 들끓기 시작했다.논문이 나오던 시점에서 미국신경병리학회 세미나에서도 이를 공표했다.

○8년연구 집념의 결실

너무도 상세한 뉴리틱 플라크를 처음 본 신경병리학자들은 말문을 닫아 버렸다.그는 한동안 유명한 신경병리학자들한테 시샘과 견제를 받아야 했다.

그의 연구는 이때쯤 정점을 향해 달린다.그가 연구원 34년 생활을 하며 발표한 150여편의 논문중 80편 정도가 단일항체를 개발한 이후에 발표된 것이었다.관련학계 뿐 아니라 제약회사에서도 제휴 제의가 그치지 않아 한국 과학자의 위상을 한껏 높였다.

미국·독일·일본등 알츠하이머병에 관심이 많은 나라의 연구원들이 그의단일항체를 기본으로 해 특수한 단일항체를 만들어 냈으나 그의 초기 연구결과를 크게 뛰어넘지 못했다.

◎알츠하이머병이란/퇴행성 뇌질환… 미서 매년 10만명 이상 숨져/초기엔 기억력 상실… 건망증과 구별 힘들어

알츠하이머 병은 퇴행성 뇌질환으로서 미국에서만 매년 십만명 이상의 목숨을 앗아가고 있다.미국내 65세 이상 인구중 적어도 5%가 이 병에 걸려 있는 것으로 추정되고 있다.

환자들의 대부분은 여성들이 차지하고 있는데 남성들보다 일반적으로 수명이 길기 때문이다.암,에이즈와 더불어 이 병의 예방과 치료는 현대의학의 커다란 과제다.

질병 초기에는 기억력 상실(치매) 증상이 나타나는데 이 증상은 자연적인노화현상에 따른 가벼운 건망증과 구별하기 힘들 때가 많다.병이 악화하면 치매증세가 심해지고 복합 지적 능력의 결여,정서적 불안과 동요,혹은 정신병적인 특징 등이 나타나게 된다.병세가 심해지면서 환자는 일상적인 활동을 남의 도움없이는 할 수 없게 된다.

알츠하이머 병의 원인은 아직 알려져 있지 않다.환경적 요인과 유전적 요인이 함께 작용할 것으로 추측되고 있을 뿐이다.가족에 전해 내려오는 알츠하이머 병은 상대적으로 이르다고 볼 수 있는 65세 이전에 발병한다.

◎단일 항체 생성 원리/쥐에 백신주사 백혈구에 항체 생겨/항체 백혈구­암백혈구 1대1로 결합/단일 항체 생성하는 모세포로 살아

【뉴욕=이건영 특파원】 알츠하이머병 증상가운데 대표적인 것이 뇌신경세포에 뉴리틱 플라크라 불리는 신경염 반점이 나타나는 것이다.

김광(삼수변에 빛 광)수박사가 개발한 단일항체는 바로 이 뉴리틱 플라크의 존재여부를 확인시켜 줄 수 있다.뉴리틱 플라크는 변형된 아미노산인 A베타라는 단백질이 뇌세포에 쌓여 응고된 것이다.증세가 심할수록 A베타 단백질이 더 많이 생기면서 굳어진다.

김박사는 단일항체 개발에 백혈구의 경우 실험실에서 오래 살지 못하나 암 백혈구와 결합하면 무한정 수명을 유지하며 항체를 계속 만들어 내는 통상의 실험원리를 이용했다.

A베타 단백질을 실험용 쥐에다 백신처럼 주사(항원주사)하면 쥐의 백혈구에서 항체가 생긴다.항체를 생산하는 백혈구를 쥐의 비장에서 분리한 뒤 쥐의 암 백혈구와 결합시킨다.2주일쯤 지나면 A 베타 단백질의 항체생산 백혈구와 암 백혈구가 1:1의 정상비율로 결합한 상태로 영원히 사는 세포(Hybridoma:잡종세포)가 만들어 지는데 이것이 단일항체를 생성하는 모세포다.

주어진 환경적 실험요인이 너무 다양해 수백만개의 결합된 세포중에서도 1:1로 결합한 세포는 거의 찾아 볼 수 없을 정도로 성공률이 매우 낮다.

이렇게 생성된 단일항체가 뉴리틱 플라크의 모양에 따라 주위에 몰리게 되며 그 결과 뉴리틱 플라크의 모습이 나타나는 것이다.A베타 단백질 농도의측정도 가능케 해 준다.응고된 단백질은 아미노산을 42개를 가진 A베타42단백질이 주종을 이루는 것으로 파악됐다.김박사의 알츠하이머병 진단원리는 ‘Kim et al 4G8 and 6E10 Monoclonal antibody(단일항체)’로 학계에서 공식통용되고 있다.

◎김광수 박사 약력

△34년 만주 출생

△59년 플로리다 서던대 졸업

△64년 노드캐롤라이나대 미생물학박사(전공:미생물학·면역학,부전공:생화학)

△64~69년 노드캐롤라이나 의과대 생물물리학연구소 연구원,이 대학 미생물학·면역학 조교수

△69~81년 뉴욕주립기능발달기초연구소 연구원

△80년 서울대 교환교수

△81년 기초연구소 단일항체연구실장(현)

◇연구분야=동물 바이러스,잡