브릭과 과학 커뮤니케이터가 만났습니다. 톡톡인터뷰, 이번달 진행을 맡은 과학커뮤니케이터 쏠이입니다. 지난 4월 미국 FDA가 동물실험을 더 이상 의무화하지 않겠다고 발표하면서 NAMs(동물대체시험법)가 과학계의 화두가 되었습니다. 오늘은 한국초파리연구자원은행에서 하루에도 수십 종의 초파리를 관리하고 계신 윤성은 박사님과 얘기 나누어 보겠습니다. 

 

안녕하세요. 윤성은입니다. 저는 광주과학기술원에서 연구 부교수로 연구하고 있고 국내 유일 초파리은행인 KDRC(Korea Drosophila Resource Center)에서 운영실무책임을 맡고 운영하고 있습니다. 저희가 약 10,000 라인의 초파리를 관리하면서 유지하고 있고요. 국내외에 필요로 하는 초파리 연구자에게 무료로 분양하고 있습니다. 국내에서 유일하게 최신형질의 초파리 돌연변이, 초파리 형질전환체를 만들어 제공하고 있습니다. 

 

KDRC 홈페이지에 우리가 가진 형질전환 초파리 리스트가 다 올라가 있고 그에 대한 정보들이 다 담겨 있어요. 그래서 홈페이지에서 주문하시면 저희가 안전하게 포장해서 택배로 배송해 드립니다. 

초파리 연구를 하게 된 계기를 거슬러 올라가다 보면 석사학위를 시작하게 된 데까지 올라가게 됩니다. 대학원에 진학할 때 지도교수님을 선택하잖아요. 그런데 그때 제 개인적으로 크게 관심 있는 연구 주제가 없었어요. 그 당시에 새롭게 부임하는 교수님이 어떤 연구를 하는지 몰라서 오히려 아무것도 모르는 상태에서 선택하면 재밌겠다는 생각이 들어서 그 지도교수님을 선택했는데 그게 초파리 연구였고 그렇게 초파리 연구를 시작하게 됐습니다. 막상 시작하고 보니 의외로 초파리로 할 수 있는 것들이 굉장히 많았어요. 거기에 재미와 흥미를 느껴서 계속 초파리 연구를 하게 됐습니다. 

2017년에 초파리 은행이 시작되었고 마침 그때 제가 박사학위를 받았거든요. 시기가 맞물리면서 초파리 은행이 시작하는 시점에 제가 은행 실무 운영으로 참여하게 되었고 지금까지 이 일을 하고 있습니다. 처음 이 일을 시작할 때 국내에서 아무도 이 일을 해본 적이 없다는 게 굉장히 매력적으로 와 닿았고, 그렇게 시작해서 초파리 은행을 8년째 잘 운영하고 있습니다. 

초파리자원은행 KDRC 이전과 이후를 비교해 보면 큰 차이가 있습니다. KDRC 이전엔 필요한 초파리 라인을 구하려면 해외 스탁센터에서 구매해야 했어요. 시간도 꽤 걸리고 비용도 많이 들고 또 심지어 겨울에 주문하면 비행기 타고 오다가 얼어 죽기도 했어요. 그럼 또 날 풀려서 다시 주문해야 하는 등의 여러 가지 어려움이 있었습니다. 또 계속 새로운 돌연변이 즉 형질전환체를 제공해 주는 업체가 국내에 없었기 때문에 해외 업체에 요청해야 했는데 해외다보니 커뮤니케이션도 굉장히 불편하고 또 맞춤형으로 잘 디자인된 형질전환체를 받는것이 어렵기도 했습니다. 그런데 KDRC가 생긴 이후로 웬만한 국내 초파리 라인은 저희가 다 분양해 드리고 있고 또 저희만 가지고 있는 라인들이 있기 때문에 해외에서도 요청이 많이 들어옵니다. 새로운 돌연변이, 새로운 형질전환체가 필요할 때 저희가 그걸 제작해서 빠른 시간 내에 효율적으로 그리고 저렴한 비용으로 공급해 드리고 있습니다. 

지금까지 누적으로 12,000건 이상의 초파리를 국내외에 분양했고, 저희가 재작년쯤에 HHMI(Howard Hughes Medical Institute's) 자넬리아 캠퍼스(Janelia research campus)에서 만든 초파리 5,000 라인을 독점적으로 가져왔는데 그때 이후로 분양이 폭발적으로 늘었습니다. 전 세계 연구자들이 많이 찾아오는 스탁 센터가 됐습니다. 

 

저희가 새로운 형질전환체를 디자인해서 제공해 드리는 경우는 그 초파리 라인을 이용해 논문을 발표할 때 저희가 공동 저자로 들어가는 것이 한 가지 조건이거든요. 그렇게 발표한 논문이 지금까지 총 10편, 그 부분에서도 꽤 큰 성과를 이루고 있지 않나 그렇게 생각하고 있습니다. 

K-GUT 프로젝트를 소개하고 싶은데요. 요즘 장-뇌 축이 굉장히 주목받고, 장이 제2의 뇌라는 인식도 널리 퍼지고 있잖아요. 저희는 이미 장에 관한 연구를 이전부터 시작했는데요. KDRC가 국내에 계신 여러 교수님과 협업 프로젝트를 진행해서 초파리 장 특이적인 형질전환체를 이용해서 초파리 장의 세포 특이적인, 그리고 장 내부에 있는 기관 특이적인, 그리고 유전자 특이적인 발현 패턴을 조사해서 데이터베이스로 구축했습니다. 거의 7년째 이어져 오고 있는 프로젝트고 저희가 초기에 데이터베이스를 구축해서 논문 한 편 발표하고 그 이후에도 이 연구가 끊이지 않고 계속해서 진행되면서 저희 KDRC 웹 사이트에 K-GUT 데이터를 계속 업데이트하고 있습니다. 그래서 지금까지 저희가 업데이트 한 이미지 개수가 총 3,000장이 넘습니다. 그래서 초파리 장 세포의 발현 패턴을 확인할 수 있는 이미지들이 많이 있어서 전 세계 과학자들이 저희 홈페이지에 와서 초파리 장 이미지들을 다 구경하고 있어요. 

(그럼, 마치 우리가 쿠팡으로 필요한 걸 검색해서 찾듯이 전 세계의 연구자들이 자기가 원하는 초파리의 세포 상태를 검색해서 바로 주문할 수 있는 거네요.) 

맞습니다. 이미지를 검색해서 그 이미지를 보고, 아 이 형질전환체가 필요하다 그럼 또 바로 주문을 같이할 수 있습니다.

우선 가장 중요한 윤리적인 측면에서 동물실험을 줄일 수 있는 것이 매우 큰 장점이라고 생각하고요. 초파리나 선충같이 작고 귀여운 생물체들은 윤리적 부담이 매우 적고 연구를 진행할 때 사육 비용도 절감할 수 있으니까, 연구 효율성 측면에서도 굉장히 유리하다고 할 수 있습니다. 그렇다고 이 초파리나 선충같이 조그마한 생물체들이 결코 연구의 가치가 떨어지는 것도 아니거든요. 초파리 같은 경우에는 인간과 유전적 상동성이 65% 정도 있고, 그중에서도 인간 질병에 대한 유전자 상동성은 85%까지 오히려 올라갑니다. 그래서 초파리 모델을 이용해 인간 질병 연구도 굉장히 많이 이루어지고 있습니다. 초파리 모델을 사용해서 노벨 생리의학상을 받은 경우가 지금까지 총 6번 입니다. 2017년에 생체시계의 메커니즘을 밝힌 것이 가장 최근 연구 결과입니다. 이렇게 여러 사례로 볼 수 있듯이 초파리나 선충같이 조그마한 생명체들의 연구 가치도 매우 높기 때문에 동물 실험을 대체할 수 있는 굉장히 좋은 대체제가 아닐까 생각합니다. 

연구하면서는 사실 힘들었던 기억이 제일 많이 나죠. 제가 2014년에 발표한 논문으로 한빛사에도 등재가 됐었거든요. 그때 발표한 논문 주제가 초파리 모델을 사용해서 수면 향상성에 대해 연구했어요. 수면 향상성은 밤에 잠을 못 자면 피곤하잖아요. 그 메커니즘이 우리 신체 안에서 돌아가는 건데 초파리가 가지고 있는 MIP 펩타이드라고 하는 단백질이 수면 패턴에 따라서 발현량이 바뀐다는 걸 밝혀야 했습니다. 초파리들은 자는 새벽 시간대에 저는 깨어있으면서 초파리 뇌를 해부하고 염색해서 펩타이드 발현이 어떻게 바뀌는지 조사를 했어요. 그 당시 하룻밤을 새고 그다음 날 쉬고 이런 패턴이 반복되었는데 원하는 실험 데이터를 확보할 때까지 그걸 계속 반복해야 했기 때문에 거의 3개월 동안 잠을 제대로 못 잔 것 같아요. 당시 정말 피폐하게 살았던 것이 기억에 남습니다.  

지금은 여러 가지로 스트레스를 관리하면서 살고 있는데 제가 좋아하는 취미생활 중 하나가 와인을 마시는 겁니다. 저는 와인 마실 때도 연구하듯이 마시는데 제가 마신 모든 와인을 다 기록합니다. 지금까지 제가 마신 와인이 총 2,100병 정도인데 모든 것을 다 엑셀로 정리해 놓았습니다. 저도 몰랐는데 제가 데이터베이스화하는 걸 좋아하나 봐요. 데이터베이스를 쌓을 때 중요한 것이 텍스트뿐 아니라 사진도 언제나 같이 찍거든요. 사진과 텍스트를 같이 결합해서 제가 먹었던 와인의 맛과 향, 그때 당시의 느낌을 계속해서 기억하려고 노력하고 있습니다. 

밸런스 게임인데 밸런스가 많이 무너졌어요. 왜냐하면 비교할 두 가지가 완벽하게 초파리 유전학의 역사를 보여주거든요. 초파리 유전학의 역사가 무작위 삽입 돌연변이로 시작해서 지금은 굉장히 정교하게 돌연변이를 만드는 유전학 형태로 발전했는데 예전엔 정확한 유전자를 타겟팅하는 기술이 없었으니까 무작위로 돌연변이를 만들고 그 돌연변이 라인을 가지고 특정 표현형을 스크리닝하는 식으로 연구했는데 이걸 Forward Genetics라고 했고, 지금은 Forward Genetics의 반대로 유전자에서부터 시작해서 그 유전자를 선별해서 돌연변이를 만들고 표현형을 탐색하는 이런 형식으로 설계된 실험을 하는 걸 Reverse Genetics라고 합니다. 저는 당연히 Forward Genetics와 Reverse Genetics 가운데 Reverse Genetics, 단 한 마리의 완벽하게 조작된 돌연변이를 선택하도록 하겠습니다. 

저는 초파리 모델이 충분히 NAMs의 대체제가 될 수 있다고 생각합니다. 보통 NAMs가 의미하는 것이 실험동물을 완전히 새로운 접근법으로 대체하거나 보완하는 걸 의미하잖아요. 그래서 많은 분들이 생각하실 때는 세포, 오가노이드, 그다음에 데이터 사이언스 이런 것들을 생각하시는데 초파리나 선충같이 윤리적 부담이 적고 동물 실험 범주에 들어가지 않는 작고 귀여운 생물체들은 충분히 NAMs가 될 수 있다고 판단합니다. 그래서 실제로 초파리는 기관에서 운영하는 IBC(Institutional Biosafety Committee, 기관생물안전위원회)나 IACUC(Institutional Animal Care and Use Committee, 동물실험윤리위원회)에도 포함되지 않고 실제로 제 연구에서도 초파리나 이런 것들이 약물 스크리닝이나 이런데 충분히 활용되거든요. 그런 데이터도 많이 있습니다. 하지만 많은 분들, 특히 정책을 입안하시는 분들이나 결정권자인 분들이 초파리 존재에 대해서는 아직 잘 아시진 못한 것 같아요. 홍보나 그런 것들이 많이 부족해서 아직 초파리와 같은 모델 생물들이 그런 고려 대상에 들어가지 않을 뿐이지 저는 충분히 NAMs가 될 수 있다, 또 그 일부를 담당할 수 있다고 생각합니다.

대체 모델 연구에 대한 인식도 늘어나야 하고 지원도 따라서 늘어나면 굉장히 좋을 것 같습니다. 말씀드렸듯이 동물 실험을 대체하는 세포, 오가노이드, 컴퓨터 사이언스 이런 것들에는 많은 지원이 생겨나고 있어요. 그런데 저희처럼 조그마한 소재 은행, 그리고 소재를 다루는 곳에 대한 지원은 언제나 한결같거든요. 아직 덜 알려진 면이 있어서 한계가 있는 건 어쩔 수 없는데 저는 NAMs 연구를 활성화하는 지원에 이런 조그마한 생명체에 대한 지원이 포함되면 NAMs를 대체하는 게 좀 더 빨라지고 또 거기에 대해서 우리가 좀 더 잘 인식할 수 있지 않을까 그렇게 생각하고 있습니다. 

먼저 하나의 키워드는 글로벌 KDRC로 하겠습니다. KDRC가 세계적인 연구 허브로 성장해서 많은 사람이 찾아오고 저희가 더 많은 사람에게 도움이 될 수 있고 그렇게 초파리 연구 저변이 넓어지는 그렇게 성장하는 KDRC가 되면 좋겠다 

두 번째는 희귀질환 해결사로 하겠습니다. 제가 앞으로 하고 싶은 연구를 보여주는 키워드인데요. 미국에서는 초파리를 가지고 미진단 희귀질환 연구를 굉장히 많이 하고 있습니다. 희귀질환 초파리 모델을 만들어서 질환 치료에 도움이 되는, 질환을 극복하는데 기여하는 연구를 하고자 하는 소망이 있습니다. 

세 번째 키워드는 초파리 아빠 하겠습니다. 제가 개인적으로 최근에 연애 방송 프로그램에 출연해서 거기서 얻은 별명인데요. 초파리 아빠로서 계속해서 새로운 돌연변이를 만들고 새로운 형질전환체를 만들어서 초파리 저변을 넓혀가는 그렇게 새로운 초파리를 생산하는 사람이 되겠습니다. 

네 번째는 그냥 아빠. 초파리들은 열심히 짝을 찾아주고 있는데 정작 제 짝을 찾지 못했어요. 그래서 연애 프로에 나가기도 했잖아요. 초파리 아빠 말고 그냥 아빠가 되었으면 하는 그런 바람이 있습니다. 

다섯 번째는 행복한 엑셀러. 계속해서 저는 꾸준히 와인을 마시는 취미 생활을 할 텐데 일과 취미 생활에서 계속해서 밸런스를 찾아나가는 삶을 살고 싶고, 계속해서 와인을 마실 때마다 기록을 해나가는 인생이고 싶어요. 제 생각엔 10년 뒤에는 엑셀에 데이터가 5,000병은 모여 있지 않을까 생각합니다. 

단일 유전자 변이로 인해 고통받는, 진단명이 없는 미진단 희귀질환 환자가 국내에도 5만 명 정도 있는 것으로 알려져 있습니다. 진단명도 없고 그러다보니 치료법도 없어서 굉장히 고통받는 삶을 살고 계신데 미국의 베일러 의대 휴고벨런 교수 연구팀은 모델 생물 스크리닝 센터를 구축해서 거기서 여러 환우의 케이스를 받아 유전자를 분석해서 미진단 희귀질환을 일으킬 것으로 예상되는 변이 유전자를 대상으로 초파리 모델을 만들었어요. 그래서 그것들을 스크리닝하고 연구를 해서 100가지 이상의 케이스를 모델링했고, 그중에서 6~7건까지는 진단까지 끌어낸 성공적인 케이스로 알려져 있는데 이런 연구를 하기 위해서는 최신 기법의 형질전환체를 만들 수 있어야 합니다. 그 최신 기법의 형질전환체를 국내에서 만들 수 있는 사람은 저밖에 없으니까, 제가 그런 것들, 그런 연구를 했으면 좋겠다고 생각하고 있고 미진단 희귀질환 극복에 이바지하고 싶다고 생각합니다.

(끝)