유전공학 기술의 탄생 : 혁신적인 기술은 어떻게 탄생하는가

Cas9 이야기와 Deja vu

최근 바이오 관련 소식중에서 가장 핫 한 이슈라고 한다면 뭐니뭐니해도 CRISPR/Cas9 과 Genome editing 소식이다. 각종 생물의 지놈 – 유전체를 떡주무르듯 조작하는 시대가 와서 형질이 개선된 농작물이나 가축이 등장하고, 불치의 유전병을 치료할 수 있는 수단이 등장하는가 하면, 일부에서는 ‘개선된 인간’, 즉 특정한 형질이 강화된 ‘슈퍼인간’ 의 출현도 가능한 것이 아닌가 하는 지금으로 봐서는 우물 파기도 전에 숭늉찾는 이야기를 하는 분들도 간혹 눈에 띈다. 이러한 아직은 공상과학 소설의 도메인에 속하는 이야기가 아니더라도 CRISPR/Cas9 에 의한 Genome Editing 에 대한 특허분쟁 소식, 해당 기술을 가진 회사가 IPO 를 했다는 소식, 혹은 이를 이용하여 면역항암치료 (CAR-T등을 위시한) 의 효율을 높였다는 이야기 등, 이 기술은 앞으로 어떻게 발전할지는 모르지만 수많은 화제를 낳고 있다. 응용의 면은 둘째치고라도 지금 당장으로써는 이 기술은 생명과학연구에 있어서 하나의 혁신을 이루고 있다는 점은 부인하기 힘들 것이다. 즉 기존의 방법으로 유전체에 대한 특별한 조작방법이 없던 대개의 생물에 대해서 유전체 시퀀스만 있으면 역유전학 (Reverse genetics)이 가능해진 상황은 기존의 모델생물에 의존한 생물학의 지형도를 바꿀 수 있는 포텐셜이 있다 하겠다.

….그런데 이런 CRISPR/Cas9 이야기를 듣다 보면 뭔가 데자뷰 같은 느낌이 드는 사람, 안 게신가? 아마 이런 데자뷰를 경험하기 위해서는 적어도 연구의 연식이 꽤나 된 (…강제연식인증) 분이어야 할 것이다. 즉, 이러한 이야기들은 이미 1970년-80년대 ‘1세대 생명공학기술’ 인 ‘재조합 DNA 기술’이 등장할 때 한번씩 해 본 이야기였다! 

1세대 생명공학기술이 유전자 한두개를 분리해서 이를 가지고 깨작거리는, 지금으로 봐서는 극히 초보적인 기술이었음에도 불구하고 1970년대 중후반에 이것이 도입되었을때는 많은 이들의 우려를 불러일으켰다. 1975년에 미국의 아실로마에서 유전공학기술의 위험성에 대해서 여러 학계인사와 매스미디어, 윤리학자등이 모여 회의를 하였으며, 유전공학기술의 위험성이 확인되기 전까지는 암 바이러스 등과 같은 위험한 생물에 대한 유전자 조작은 삼가자라는 모라토리움 선언이 있었다.  아실로마 컨퍼런스라는 것을 검색해 보면 나오는 국문 자료라는 게 누군가가 오래전에 올린 자료 정도라는 게 함정 또한 재조합 DNA 기술을 개발한 일원인 UCSF의 허버트 보이어와 벤처기업가 로버트 스완슨에 의해서 최초의 바이오텍 기업인 제넨테크(Genetech) 가 설립되었으며, 의학용 목적의 재조합 단백질의 생산이 이루어지게 되었다. 한편 국내에서는 한참 뒤늦은 80년대 초반부터 ‘유전공학’ 의 열풍이 일었으며 정작 유전자 조작기술과는 별로 관련도 없는 ‘포마토’ (땅에는 감자가 열리고 위에는 토마토가 열린다는) 와 같은 공상과학기술이 유전공학의 향후 대표산물로 선전되는 해프닝도 있었다.  이 글도 찾아보니 누군가가 오래전에 올린 자료 외에는 별게 없다는 게 함정

여튼 현재 CRISPR/Cas9 을 둘러싸고 벌어지는 여러가지 일들을 보면 1970년대 유전공학 기술의 초창기에 벌어지던 여러가지 일을 연상하지 않을 수 없다. 그렇다면 1970년대 유전공학 기술이 어떻게 성립되었고, 이것의 상업화는 어떻게 일어났으며 이것의 파급효과는 어떻게 생명과학과 산업계, 그리고 사회에 영향을 미쳤는지를 알아보는 것은 Cas9 과 같은 신기술이 앞으로 어떤 과정을 통해서 생명과학계와 관련산업게에 영향을 미칠지를 예견하는 좋은 역사적 사레가 되지 않을까?

그런 의미에서 뭔가 쓰고 싶지만 (…) 이미 아주 좋은 연구서가 그것도 국내 연구자에 의해서 출간되었기에 이 책의 내용에 대한 간략한 요약 비슷한 것을 해보도록 한다.

The Recombinant University 

Yi D 2015, The Recombinant University : Genetic Engineering and the emergence of Stanford Biotechnology, University of Chicago Press

이 책은 현재 서울대 서양사학과 및 과학기술학 연계전공에 소속된 이두갑 교수의 박사학위 논문 및 기타 연구논문을 기반으로 한 책으로써 1970년대 유전공학 기술의 기반 연구가 수행되었던 스탠포드 대학의 생화학과를 중심으로 한 유전공학 연구가 발생하게 된 그 기반과, 순수기초연구에 기반한 연구의 상업적 이용, 그리고 이렇게 상업화된 연구가 아카데믹 연구기반에 미치는 영향 등을 기술한 학술서이다.

흔히 1970년대 유전공학 기술의 도래는 스탠리 코헨 (Stanley Cohen) 과 허버트 보이어 (Herbert Boyer) 간의 협동 연구와 그 이후 허버트 보이어와 로버트 스완슨 (Robert A Swanson) 에 의한 제넨테크(Genetech) 의 설립 등에 촛점을 맞추어 기술되었던 것이 사실이다. 그러나 이 책에서는 유전공학 기술의 근간과 이의 상업화는 사실 이러한 소수 과학자와 기업가에 의했다기보다는 스탠포드대학의 생화학과를 중심으로 모인 일련의 연구자 집단의 ‘커뮤니티’ 에 의한 일종의 ‘집단창작’ 이라는 것을 강조하고 있다.

Herbert Boyer & Stanley Cohen

Herbert Boyer & Robert A Swanson

니네 3명이서만 유전공학 기술을 만든게 아니라 이기야\

아서 콘버그와 스탠포드 생화학과 

이 책은 총 6장으로 나뉘어져 있는데, 첫 장에서는 스탠포드 생화학과를 ‘창시’ 한 DNA 복제효소의 발견자 아서 콘버그와 그가 어떻게 스탠포드대학의 생화학과를 ‘창시’ 했는지에 대한 이야기이다. 아서 콘버그에 대해서는 이전에 이런 글을 쓰기도 했다

사실 이 책의 이 부분은 한국과학사회지에 “아서 콘버그(Arthur Kornberg)의 DNA 연구 제도화와 공동체적 구조의 건설” 이라는 논문으로 요약번역되어 있으므로 보다 자세한 내용은 여기를 참조하기 바란다. 여튼 1950년대 말 미쿡이 NIH 를 통하여 의과학쪽 연구비에 show me the money 를 치고 있을 때쯤 스탠포드대학은 샌프란시스코에 있는 의대를 본교가 있는 팔로알토 캠퍼스로 이전하고 의과학을 학교 발전의 모토로 하여 학교발전을 이룩하기 위한 지잡대탈피원대한 계획을 세웠다.  이런 빅픽챠의 한 그림으로써 생화학과 (Department of Biochemistry) 를 키우기로 했고, 생화학과의 학과장으로 당시 Washington University of St. Louise (흔히 ‘와슈’ 라고 하는)_에서 스타생화학자로 발돋움하기 시작한 아서 콘버그를 초빙하기로 했다.

아서 콘버그는 이미 대사관련 각종효소의 생화학자로 널리 이름이 알려져있는 상태였으며, 그가 스탠포드로 초빙오퍼를 받은 시점은 1959년 DNA Polymerase로 N모상을 받은 시점이었다! 그는 스탠포드 대학에 학과장으로 임용되면서 매우 강력한 권한을 가졌는데, 그가 워싱턴대학에서 초빙한 5명의 ‘콘버그와 아이들’ (그 중 두 명은 콘버그의 포닥이었고, 세 명은 콘버그가 파스퇴르 연구소에서 영입한 사람들이었다) 을 그대로 생화학과 교수로 임용하는 것이었다. 그는 이렇게 ‘자기 사람’ 을 학과에 심는 것 뿐만 아니라 스탠포드 생화학과를 일종의 ‘공동체’ 처럼 운영하였는데 여기에는 장비와 시약의 자유로운 이용, 프로젝트의 공유, 심지어 각자 수주한 연구비를 모두 통괄하여 운영하는 그런 시스템이었다고 한다. 이렇게 스탠포드 생화학과를 ‘DNA 연구의 메카’ 로 만들고, 그 내에서 자유로운 정보교환과 시료의 교환 등이 이루어지게 했다고 한다. 그런데 이러한 환경이 어떻게 유전공학 기술의 개발과 이어지는가.

폴 버그 (Paul Berg) 와 진핵생물 분자생물학으로의 이전 

1960년대 말까지의 분자생물학은 주로 ‘센트럴 도그마’ 라고 불리는 DNA 복제 – 전사 – 번역에 이르는 유전정보가 어떻게 단백질로 전달되는가에 촛점을 맞추어서 연구가 되었으며, 이때 주된 모델시스템은 주로 대장균 (Escherichia coli) 와 대장균 유래의 파아지 (coliphage)였다.

그러나 이러한 상황은 1960년대 말에 이르러서 변화를 겪게 되는데 여기에는 크게 두 가지 요인이 있다. 첫번째는 1960년대 중반에 이르러 유전암호  (Genetic Code) 가 규명되고 대개의 분자생물학자는 ‘이제 분자생물학으로 풀 수 있는 것은 대개 다 푼 것이 아닌가’ 라는 생각을 하게 되었다.  또 다른 요인은 2차대전 이후 급증한 생명의학계의 투자에 반해서 직접적인 질병에 대한 치료법의 발견은 상대적으로 더디었으며, 이에 따른 ‘생명의학에 보다 관련있는 연구를 하시지?’ 하는 압력의 증대였다. 특히 지금은 ‘래스커 상’ (Lasker Award) 으로 이름이 남은 유명한 헬스케어 관련 로비스트이자 사회활동가인 매리 래스커 등에 의해 암연구와 같은 보다 질병에 밀접한 연구에 집중적으로 정부는 지원해야 한다는 압력이 증대되었다.

이런 상황에서 스탠포드 생화학과의 ‘콘버그 사단’의 일원이었던 폴 버그 (Paul Berg) 는 자신이 그동안 연구하던 람다 파지 (Lambda Phage) 에 대한 경험을 바탕삼아 자신의 연구방법을 동물바이러스인 SV40 에 적용해 보기로 한다. 처음 그는 박테리오파지에서 사용했던 생화학적인 방법론을 동물바이러스와 동물세포 시스템에서 시험해보려고 했으나, 동물바이러스는 박테리오파지에서 사용하던 방법처럼 단백질을 순수정제하여 시험해보기에는 너무 복잡하다는 것을 깨달았다. 그렇다면 어떻게 연구를 할 수 있을까?

박테리오파지나 동물 바이러스나 다 비슷한거 아닌감?

폴 버그는 박테리아와 박테리오파지 연구에서 Transduction, 즉 박테리오파지를 이용하여 박테리아의 유전체 일부를 옮기는 과정이 박테리아 유전학 발전에 매우 기여했음을 생각하고, 동물바이러스인 SV40 에서 비슷한 연구를 수행하여 SV 40 의 유전자 구조를 파악할 수 없을까 하는 생각을 한다. 즉 그는 동물바이러스 SV40 을 최근에 발견된 R1 Endonuclease (요즘 EcoRI 이라고 불리는 것이다) 이라는 DNA 분해효소로 자르고, 이것을 학과의 냉장고 (콘버그의 생화학과에서는 대개의 실험에 필요한 효소들을 자유롭게 공유한다는 사실을 생각해보자) 에 있는 각종 DNA 관련 효소로 처리하며 람다 박테리오파지와 SV40 바이러스가 합쳐진 ‘키메라’ 바이러스를 만들 수 있지 않을까 하는 아이디어를 얻는다.

이와 비슷한 연구들이 폴 버그의 연구실에서 진행되고 있었는데, 박사과정 학생이었던 Peter Lobban 이라는 학생은 다른 박테리오파지인 P22 의 DNA 를 자른 후, 이것을 시험관내에서 붙일 수 있다는 사실을 보여주었다. 그러나 아직까지는 그들은 이렇게 ‘재조합된’ DNA를 실제로 세포안에 넣지는 않은 상태였다.

재조합 바이러스와 불거진 생명윤리 

1971년도에 폴 버그의 연구실에 SV40 을 이용하여 재조합 DNA 실험을 하려고 하던 학생은 자네트 머츠(Janet Mertz) 라는 박사과정 학생이었다. 그는 스탠포드대 생화학과의 다른 랩의 포닥에게서 얻은 박테리오파지 유래의 벡터를 이용하여 SV40 과 박테리오파지 DNA 를 합치는 연구를 할 생각이었다. 그는 (1) 박테리오파지 DNA 를 SV40 에 넣어서 동물세포에서 증식하도록 하는 연구와 반대로 (2) SV40 유래의 DNA를 박테리오파지에 넣어서 박테리아내에서 증식하도록 하는 연구를 계획했다. 그는 스탠포드 대학내에 있는 효소 (역시 콘버그의 냉장고) 들을 조합하여 시험관 내에서 SV40 과 박테리오파지 DNA를 서로 붙일 수 있다는 것을 확인했고, 이 결과를 1972년의 콜드 스프링스 하버 (Cold Springs Harbor) 미팅에서 발표했다.

그러나 이 발표를 들은 많은 과학자들의 우려가 바로 들어왔다. 암을 유발할 수 있는 동물바이러스의 유전자를 대장균에 넣는다고? 만약 이 대장균이 감염되서 장내에서 암 바이러스의 전염원이 되면 어쩔 것인가?  이러한 우려는 매우 심각하게 받아들여졌고, 결국 폴 버그는 예정된 실험을 중지하고, 1973년과 1975년에 두 차례에 걸친 아실로마 컨퍼런스에서 DNA 재조합 연구의 안전성에 대한 것을 논의하게 되었다. 당연히 재조합 DNA 를 만들어서 이것을 생체내에서 복제하려는 연구는 지연될 수 밖에 없었다. 대학원생은 뭔 죄야 ㅠㅠ

스탠포드 생화학과에 끼어든 타과 사람과 타학교 연구자  

이러던 도중에 중간에 끼어든 연구자들이 있었으니 한 명은 스탠포드의 유전학과 (Department of Genetics)에 재직하던 스탠리 코헨 (Stanley N. Cohen) 이고,  다른 사람은 UCSF의 생화학자인 허버트 보이어 (Herbert Boyer) 이다. 스탠리 코헨은 플라스미드 (Plasmid) 라는 세균 유래의 작은 DNA 조각에 관심이 있었고, 이들 플라스미드가 많은 경우 항생제에 내성을 띄는 유전자를 가지고 있음을 발견하였다. 허버트 보이어 (Herbert Boyer) 는 대장균에서 EcoRI 이라는 제한효소를 처음 발견하였다.이렇게 보이어의 효소는 이미 폴 버그의 연구실에서 사용되고 있던 상태였다.

둘이 모르던 상태였던 코헨과 보이어는 1972년 하와이의 학회에서 처음 만나, 그 둘의 기술을 조합하면 유전자 재조합을 좀 더 쉽게 할 수 있다는 것을 깨달았다. 즉 코헨은 항생제 내성을 가지고 있는 플라스미드를 가지고 있고, 보이어는 플라스미드를 자를 수 있는 효소를 가지고 있다. 지금까지 재조합 DNA 분자를 만드는 것은 가능했으나, 과연 어떻게 재조합 DNA 분자가 형질전환된 대장균, 그리고 원하는 재조합 DNA 가 들어가있는 대장균을 찾을 것인가? 이들은 항생제 내성을 마커로 이용하여, 항생제 내성을 새로 가지게 된 대장균을 이용하여 재조합 DNA 분자가 형질전환된 콜로니만을 선별할 수 있다는 획기적인 아이디어를 내게 되었다. 사실 유전자 가지고 일해본 사람이면 항생제 저항성 마커가 든 플라스미드를 박테리아에 넣고 이것을 항생제가 들어있는 배지에서 선별하는 것은 너무 당연한 일처럼 생각한다. 그러나 이 당연한 아이디어라는 것은 코헨과 보이어가 만나기 전에는 개념조차 없었던 것이다. 그리하여 폴 버그의 랩에서 원래 유전자 재조합 실험을 준비하던 자네트 머츠 등이 생명윤리의 벽에 부딫혀 실제로 실험을 진행하지 않던 사이에 코헨과 보이어는 앞서나가서 실제로 재조합 DNA를 살아있는 대장균에 넣게 된 것이다. 그리고 코헨과 보이어는 폴 버그의 경우와는 달리 암을 유발하는 SV40 과 같은 민감한 바이러스를 사용한한 것도 그들이 가진 큰 강점일 것이다.

그렇게 하여 1973년부터 1974년동안 총 3편의 논문이 출현하였다.

첫번쨰 논문에서는 코헨이 자연계에서 분리한 플라스미드인 R6-5 에서 불필요한 부분을 잘라내서 만들어진 pSC101 이라는 ‘최초의 인간 손을 거친 재조합 클로닝 벡터’ 를 기술하고 있다.

당대로는 최신의 실험기술인 아가로스 젤 전기영동사진 ㅋㅋ

플라스미드가 한 가닥으로 이어져있음을 입증하기 위해서 찍은 전자현미경사진 -.-

이 뒤를 이어 코헨은 이종생물인 포도상구균 (Staphylococcus) 유래의 플라스미드와 개구리의 rRNA 가 들어간 플라스미드를 만들어 대장균에서 증식시킴으로써 최초의 재조합 DNA 를 구성하여 박테리아 내에서 증식시킬 수 있음을 보인다.

그렇게 해서 결국 코헨과 보이어는 재조합 DNA 기술의 개발자로 널리 알려지게 되었지만 정작 재조합 DNA 기술의 시작점이 된 폴 버그와 스탠포드의 생화학자들의 공로는 뒷전에 묻히게 된 점이 있다. 만약 폴 버그가 1980년 노벨 화학상에서 재조합 DNA 기술의 공로로 상을 타지 못했더라면 스탠포드 생화학자들의 업적은 그냥 무시당했을 수도 있겠으나 그나마 노벨상이 이들에게 위안이 된 셈이다. 보이어와 코헨은 둘 다 N모상을 타지 못했다. (동명의 Stanley Cohen 이라는 사람이 1986년 노벨 생리의학상을 타서 혼동을 할 수도 있는데, 이 사람은 재조합 DNA 와는 관련없는 연구를 한 사람이다)

유전자 클로닝의 모럴과 경제학 

사실 이러한 재조합 DNA 기술의 아이디어가 탄생하기 위한  중요한 여건이라면 아서 콘버그가 만들어놓은 개방적이고도 공유경제적인 학과의 환경을 들 수가 있다. 즉 학과의 냉장고에 있는 누군가의 시료 (효소) 도 자유롭게 꺼내서 사용할 수 있고, 아이디어를 자기 랩만의 비밀로 붙이지 않고 공유하고 협력하는 과정을 통해서 DNA 재조합 기술이 개발된 것이다. 당연히 스탠포드의 생화학자들은 이렇게 하여 탄생한 코헨의 플라스미드 벡터 역시 그들의 공동창작물이라고 생각했던 것 같다.

그러나 여기서 문제가 야기되는데, pSC101 이라는 최초의 플라스미드 벡터를 가지게 된 코헨은 이것에 대해서 일종의 독점권 같은 것을 행사하려 시도했다. 즉 생화학과가 아닌 유전학과에 소속되어 있었고, 아직 테뉴어를 받지 못하여 상대적으로 스탠포드 생화학과에 있는 사람들보다 학교에서 불안정한 위치에 놓였던 코헨은 스탠포트의 생화학자들에게 자신의 플라스미드를 자유롭게 배포하기보다는 제한을 걸려고 하였으며, 그들의 공동체간에 자유롭게 시료를 주고받는 것을 미덕으로 삼았던 스탠포드의 생화학자들은 이에 크게 반발하였다.

이 책의 4챕터에서는 스탠포드 생화학과에서 초라피의 발생생물학에 최초로 분자생물학적 기법을 도입하여 초파리의 유전자를 처음으로 클로닝하려고 시도했던 David S Hogness 라는 사람이 코헨과 벌인 갈등을 서술하고 있다. 그는 스탠포드 생화학과의 일원으로써, 생화학과의 지적산물에서 탄생한 플라스미드를 당연히(!) 코헨에게 요구하였으나, 코헨은 자신의 클로닝 논문이 나오기 전까지 플라스미드를 줄 수 없다고 버텨서 갈등이 벌어졌다. 그러나 코헨은 결국 자신의 논문이 나오기 몇 주 전에 플라스미드를 제공했다고 한다.

그리고 이러한 갈등은 추후에 코헨과 보이어가 소속된 스탠포드와 UCSF가 특허를 출원하고자 할때 불거진다. 스탠포드 학교 당국은 특허에 소극적이던 코헨과 보이어를 설득하여 특허 출원을 시도하였고, 특허에는 코헨과 보이어 이외의 다른 사람들의 기여는 들어가지 않음으로써, 스탠포드 생화학과의 다른 연구자들과 코헨-보이어의 갈등은 더욱 심해진다.

이와 더불어 재조합 DNA 기술을 이용하여 뭔가 부가가치를 창조할 수 없을까 하는 이야기들이 제시되고, 젊은 벤처 투자가인 로버트 스완슨은 최근에 아실로마 컨퍼런스에 참석한 사람의 명단을 A부터 차례로 연락하여 회사를 설립할 수 있을지를 타진하기 시작하였다. 그러나 대개의 사람들은 터무니 없는 이야기로 무시하거나, 폴 버그와 같은 사람들은 국가의 연구비로 수행된 연구비로 생산된 연구결과로 사익을 취하는 것 자체를 경멸하는 태도를 보였으나, 버그 다음에 나온 보이어의 경우 스완슨에게 10분 정도의 시간을 내 주었고, 그들의 만남은 3시간으로 길어졌다.

그리고 그들은 각자 500불씩 내서 회사를 세우기로 했는데, 그 회사는 후에 Genetech 가 된다. 코헨 지못미 B자가 C자보다 끝발이 딸려서

연구 환경의 변화 

1950년대 이후 미국의 의생명과학의 지속적인 발전을 이루던 환경도 점점 변하기 시작하였다. 1960년대부터 질병에 대한 특이적인 치료법을 요구하는 사회단체들의 목소리들이 강화되기 시작하고, 이들의 로비에 의해서 1971년 닉슨 행정부는 ‘암과의 전쟁‘ 을 선포하고 미국 독립 200주년인 1976년까지 암을 정복하겠다는 (…) 야무진 계획을 세우고, 암 분야에 막대한 연구비를 쏟아붇기 시작하였다. 물론(…) 암의 실체도 정확히 모른 상태에서 쏟아붇는 연구비로 딱히 뚜렷한 성과가 나오지는 못했다는 것은 다들 알고 있을 것이다.

여튼 이렇게 변화된 환경에서 일종의 ‘공유경제’ 를 형성하던 스탠포드의 생화학자들의 커뮤니티 역시 변하기 시작하였다. 특히 1970년대 미국 경제의 침체로 연구비 증가가 정체되고, 그리고 옆동네 (…) 의 돈벼락 (Genetech 는 1980년에 상장하고, 보이어는 일순간에 수천만불의 재산을 가진 재산가가 된다) 을 보면서 아서 콘버그를 포함한 스탠포드의 생화학자들은 국가의 연구비만을 믿고서는 안되겠으니 우리가 뭔가 해봐야하지 않겠는가 하는 생각을 하게 되었다.

이렇게 해서 이루어진 여러가지 시도 중의 하나가 DNAX 라는 회사의 설립이었다. 이 회사는 상업적인 뚜렷한 목적의식을 가지고 세워진 회사라기보다는 콘버그, 폴 버그, 찰스 야노프스키와 같은 스탠포드의 과학자들을 중심으로 한 ‘과학 연구’ 를 위한 지속적인 펀딩을 위한 회사였다. 즉 정부의 연구비에 의존하지 않은 연구를 수행하고, 여기서 나온 산물을 가지고 별도의 벤처를 수립하여 산업화를 한다는 구상이었다.

DNAX의 구상  상당히 허술해보인다 요즘 이런 거 가지고 투자못받을듯

그러나 이렇게 설립된 회사는 그리 오래 가지 못하였다. 결국 이 회사는 설립된 지 2년도 안되어 빅파마인 schering-Plough 에 인수된다. 요즘 생각하면 구체적으로 ‘뭘 한다’ 라는 계획도 없이 그저 분자생물학적인 방법론을 이용하여 회사를 세우고 오래 가기를 바라는 것 자체가 이상하게 보일 일이지만..아무튼 이러한 시도는 정부의 연구비에 독립한 자신들만의 문화를 유지시키기 위한 하나의 고육책 (결국은 실패했지만) 의 하나로써 시도된 의의 정도는 있으리라고 생각된다.

새로운 산업의 탄생

이 책은 유전자 조작 기술이라는 기존에는 전혀 존재하지 않았던, 새로운 산업 자체를 일으킨 기술이 어떤 과정을 통해서 만들어지는지를 잘 보여준다. 즉 기술 자체의 산업적인 성숙 과정 보다는 산업 자체를 일으킬 기술이 어떻게 기초과학적인 탐구의 욕망 속에서 ‘우연치 않게’ 나오는 과정을 매우 생생하게 보여주고 있다. 이러한 과정들은 적어도 생명공학 관련해서 장차 큰 산업을 형성하는 발견에서 공통적으로 보여지고 있다. 즉 처음에는 아무런 응용과 관련된 기대 없이 기초과학을 수행하기 위해서 개발된 기술들이 점점 여러사람들의 아이디어를 통해서 성숙되고, 그 기술이 어느정도 숙성하면 외부의 경제적인 동인을 가진 투자자 등이 달려들어와서 본격적인 상업적 기술개발 단계로 전이하는..

그러나 결국 문제는 아무리 경제적인 동인을 가지고 있는 사업가가 존재하고 자본이 있어도 독창적이고 혁신적인 기초과학 연구결과가 없으면 재조합 DNA 와 같이 기존에는 존재하지 않던 산업을 백지에서 만들어 내는 ‘창조경제’ 란 불가능하다는 것을 잘 보여준다. 이러한 창조경제의 역할에서 정부가 한 일은 무엇일까? 결국 이것은 2차세계대전 이후 미국의 국가주도의 연구개발이 시작되며 투자한 기초과학 연구의 성과라고 볼 수 있을 것이다. 국가가 주도하여 ‘재조합 DNA 기술’ 을 개발하라고 탑다운 연구비를 설정한 것도 아니요, 샌프란시스코를 중심으로 한 베이 에리어에 ‘재조합 DNA 기술 테크벨리’ 를 개발한 것도 아니다. 정부는 그저 어느정도의 연구비를 연구자들에게 지속적으로 공급하여 자기가 하고 싶은 연구를 하게 한 것 뿐이며, 이러한 연구 결과 중에서 의도치 않게 성숙된 결과물이 투자가와 기업가의 눈에 띄어서 본격적으로 산업화를 가게 된 것이다.

반면 이 당시에 미국의 국책과제로 추진되었던 목적지향적인 프로젝트였다는 “War on Cancer’가 결국은 그 당시에는 별반 성과를 내지 못하고, 실질적으로 의생명과학에 퍼부은 R&D 결과가 실제 암 생존율의 상승으로 나타난 것은 약 20-30년이 지난 1990년대 중반은 되어서였다.  즉 과학에 대한 투자는 생각만큼 빨리 효과를 나타내기는 힘들다.

오히려 “War on Cancer” 가 가져다 준 가시적인 이익이라면 원래 기대했던 암에 대한 치료보다는 “War on Cancer” 에서 암의 타겟이 아닐까 하고 디립다 연구했던 레트로바이러스에 대한 축적된 연구 때문에 1980년대에 급격히 등장한 HIV/AIDS에 대한 대책이 비교적 빨리 나왔다는 것이 아닐까. 과학에 대한 투자와 그 결과는 손쉽게 예측할 수 없느니라.

아무튼 이 책은 재조합 DNA 기술의 역사에 대해서 관심이 있는 과학도, 혹은 과학사학도, 그리고 어떻게 하면 혁신적인 기술로 산업화를 하고 싶은 기업가, 그리고 어떻게 산업을 만들 새로운 기초과학의 성과가 발견되는지를 알고 싶은 많은 대중들에게도 권하고 싶다. 그런데 아직 번역이 안 된 것이 흠이랄까…(그냥 한국어로 이 주제로 대중서 좀 쓰시면 안될까요? 저자님?)

여럿이서 효율적으로 생각하기

싱글 코어보다는 멀티 코어가 낫다. 그러나..

흔히 과학을 잘 모르는 사람 혹은 경험이 적은 사람 과알못 들은 과학의 연구활동이 어떤 특출난 개인의 천재적인 두뇌활동의 소산이라고 생각하는 경우가 많다. 가령 뉴턴의 사과 드립이라든가, 아르키메데스의 목욕탕 탈출후 나체쇼사건 (..) 등과 같은 흔한 전설을 들어서 말이다. 그러나 과연 그러한가? 현대과학, 아니 그리 가깝지 않은 근대과학만 하더라도 혼자의 창의성(?)에 의해서 중요한 과학발전이 아루어지는 것보다는 최소한 둘 이상의 머리가 모여서 결정적인 돌파구를 만들어 낸 경우가 더 많다. 

가령 연구실보다는 맥주집이나 티 룸에서 더 많이 목격되던 이 말 많은 듀오는 DNA 이중나선이라는 것을 ‘만들어’ 냈으며,

‘플라스미드’ 라는 요상한 DNA 덩어리를 연구하던 세균유전학자와, 세균 내에 존재하는 DNA를 분해하던 효소를 연구하던 생화학자의 만남은 재조합 DNA 기술이라는 생명과학과 바이오테크놀로지의 혁신을 이루는 원천기술의 기본을 만들어 냈으며,

병원에서 인턴을 막 시작하던 두명의 젊은 의사의 만남은 콜레스테롤과 심혈관질환에 대한 우리의 인식을 바꾸어 놓았다.

이러한 잘 알려진 예를 더 들지 않더라도 인간의 문명 창조에서 복수의 두뇌 둘이 만나서 1+1 =2 가 아닌 그 이상의 시너지를 일으킨 일은 수도 없이 많다. 설령 연구 과정에서  생각을 공유하여 공동 연구를 않더라도 오늘날의 과학 연구가 발표되는 과정에서는 수많은 사람들의 생각 (리뷰어가 사실 나의 지도교수였다) 아이디어가 공유되고, 이것이 합쳐져 결국은 돌파구를 만들어낸다. 즉, 요즘은 뛰어난 한 개인의 창의성에 의해서 의미있는 과학발전이 이루어진다는 통념은 요즘의 과학이 행해지는 실상과는 잘 맞지 않는 이야기에 가깝다.

그렇다면 단지 여러 사람이 모여서 머리를 맞대기만 하면 더 나은 결과가 얻어지는가? 그렇지 않다는 것을 많은 분들이 알고 있을 것이다. 분명히 ‘브레인스토밍’ 이라는 이름으로 행해지는 회의에서 왜 새로운 아이디어는 한번도 나온 적이 없으며, 교수님과의 미팅에서는 왜 항상 동일한 이야기만 돌고 도는 것이며, 랩 전체 세미나에서는 항상 일방적인 발표와 교수님의 지적사항만 반복되는 것일까? 그리고 연구실 동료와 이야기하다 연구 이야기를 해도 매일 겉도는 이야기만 나올까? 이런 것이 계속되다보면 아예 여러 명이 모여서 생각해서 시너지를 이룬다는 것은 어디 신화에서만 나오는 이야기처럼 생각되고, 내가 다 혼자서 생각해서 하는게 속편하겠다! 라는 생각에 빠지는 경우도 있다. 멀티코어에 최적화되지 않은 소프트웨어는 싱글 코어에서 더 빠르게 되는 경우도 있듯이 말이다. 

오늘 알아볼 내용은 과연 어떻게 ‘여러명이 효율적으로 생각을 하는가’, 혹은 ‘여러명이 생각을 할때 시너지가 나올 조건’ 에 대한 이야기이다.

생각을 하는 사람의 지식수준이 비슷해야 하느니라

사실 어떤 문제에 대해서 동등하게 생각을 해서 시너지가 나오려면 여기에 참여하는 사람들의 지식의 수준, 그리고 생각의 수준이 비슷해야 한다. 즉, 그 중의 한 사람의 지식수준이 너무나도 다른 참여자에 비해서 높거나, 혹은 한 사람이 모든 정보를 가지고 있는 상황에서 하는 ‘브레인스토밍’ 이란 브레인스토밍이 아닌 일방적인 ‘강의’ 내지는 ‘보고’ 에 그치게 된다. 마치 온라인게임에서 한 팀을 구성하는 구성원 중에서 실력이 확실히 쳐지는 사람이 있다면 패했을 경우 그 사람에게 온갖 비난이 쏟아지는 경우가 많은 것을 생각해보자. 가령 어떤 연구토픽을 수십년 동안 연구해온 교수가 있고, 랩에는 해당 연구토픽을 접한지 한두달밖에 안되는 학부생 내지 석사 1학기생만 디글거리는 랩미팅을 생각해보자. 여기서 과연 어떻게 동등한 대화와 생각의 교류가 일어나겠는가? 이런 경우에는 결국 일방적인 지식의 전달 내지는 지시밖에 일어날 수가 없다. 

즉 대화와 토론을 통해 뭔가 효율적인 생각의 창조를 하기 위해서는 구성원들의 지식수준의 평준화, 적어도 무슨 말을 하는지는 알아먹을 수 있을 정도로의 레벨업이 있어야 한다. 가령 수십년 경력의 교수와 해당 분야 접한지 몇개월밖에 안된 쪼랩 대학원생들의 모임이라면 결국 여기서 생산적인 토론과 의견교환이 있으려면 어떻게 해서든 ‘쪼랩’ 의 랩업을 위한 노오오력이 필요한 것이다. 반대로 실무의 디테일을 전혀 모르는 직장상사가 부하의 보고서에 뭔가 생산적인 코멘트를 하기 위해서는 부하의 보고서에 무슨 내용이 들어 있는지는 미리 사전에 숙지하고 있을 필요가 있다.  교수와 학생 (혹은 포닥) 간의 생산적인 디스커션이 일어나기 위해서는 적어도 둘 간의 정보와 지식의 격차가 적어야 한다. 교수가 학생에게 (혹은 학생이나 포닥이 교수에게)  “무슨 선행연구에 따르면 이런 결과가 있는데 우리의 결과는 이것과 틀리고…” 라는 이야기를 했는데 듣는 상대방이 그 선행연구 자체의 존재를 모른다면 무슨 이야기가 되겠는가.

그러므로 일단 여럿이서 생산적인 사고를 하기 위해서는 적어도 둘 간의 레벨이 비슷한, 아니면 적어도 돌 몇 점 깔고 접바둑을 둘 정도는 되어야 한다. 만약 이러한 것 때문에 제대로 된 대화가 되지 않는다면 일단 그나마 이야기가 통할 수 있을 수준의 유사레벨의 사람들끼리 모여서 ‘연습게임’ 을 해보는 것이 필요하다.

가능하면 위계질서가 배제된 상태가 좋느니라 

특히 위계질서와 권력관계가 존재하는 관계에서 창의적인 아이디어의 교환이 쉽게 일어나기 힘들다는 것은 어쩔 수 없는 일이다. 아무래도 ‘윗사람’ 은 누구든 어느정도는 ‘답정너’ (답은 정해져 있고 너는 답만 말하면 돼!) 의 성향이 있기 때문이다. (…) 가령 이런 상황을 생각해 보자.

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교수 : 철수야, 너 지난주에 랩미팅에서 하라고 했던 실험은 해 봤니. 우리의 가설에 따르면 무슨무슨 조건에서는 단백질 A는 인산화되고 단백질 B 는 줄어야 하는데.

철수(대학원생) : 네, 교수님, 제가 몇 번 정도 해 봤는데 결과가 이상하게 나옵니다. 단백질 A는 인산화되는것 같은데 단백질 B는 그대로인데요?

교수 : 야, 너 지금 학기수가 몇 학기인데 그런 간단한 실험도 제대로 못 하니. 진짜 그렇게 나오는 것 맞아? 빨리 지금 이 데이터가 있어야 논문을 서브미션할 거 아니야. 너 데이터가 안 나오는바람에 지금 얼마나 늦어지고 있는지 알아?

철수 : (…..) 네, 이번 주에 다시 한번 해 보겠습니다.

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물론 이런 상황에서 철수가 막손 (..) 이라서 반드시 나와야 하는 결과를 못 나오고 있는 상황일수도 있겠지만 교수가 생각한 가설 (‘우리’ 라고 했지만 대개 교수만의 머릿속에 있는 가설일 가능성이 많다) 이 실제의 사실을 잘 부합하지 않거나 간과한 요인이 있어서 결과가 안 나올 경우도 있다. 그러나 이전에 뻔한 실험도 실패해 본 철수의 전력(..) 을 잘 아는 교수는 이번에도 으례 그럴 것이라고 생각하고 철수를 쪼게 된다. 그렇게 교수님의 쪼임을 당한 철수는 다음에도 실험이 제대로 나오지 않자 (….이하생략)

어디선가 있음직한 이야기 아닌가? 유감스럽게도 사회적인 위계질서를 넘나 중시하는 사회에서는 이렇게 활발한 의견 교환과 상사에 대한 반대를 쉽게 주장할 수 없게 되는 경우가 많아지고 상급자와의 대화는 자연스럽게 일방적인 지시로 변질되게 된다. 반면 상급자가 디테일에 대해서 모든 것을 하급자에게 위임하는 반대의 경우라면 하급자는 결국 상급자가 듣고 싶어하는 이야기만 하도록 길들여지게 되고 서로간의 의견을 교환하면서 생기는 시너지 같은 것은 ‘그거 먹는 거임?’ 이 될 수 밖에 없다.

그러면 어떻게 하나? 두 가지 방법이 있을 수 있다.

1. 고심끝에 직책명과 호칭을 폐지하겠습니다 : 많은 기업 등에서 행하는 방법이다. 실제로 이러한 기업 문화를 조성함으로써 직원들 (혹은 연구실이라면 연구실원 간의) 내의 의사소통이 좀 더 자유로워졌다는 사람들도 있다. 반면에 별반 상관이 없다는 경우도 있다. 이렇게 서로 상반된 의견이 나오는 것은 아마 이러한 조직구조의 문제도 있겠지만 해당 집단의 ‘리더’ 의 역할에 많이 좌우하라라고 본다. 리더가 ‘답정너’ 를 기대하는 상황, 그리고 아무리 자유로운 토론을 하라고 리더가 떠들지만 결국 결론은 리더가 생각한 대로 나고 하급자의 의견은 대개 반영되지 않게 된다면 결국  하급자는 가만히 아무 말도 있거나 리더가 원하는 이야기나 해 주는 것이 그로써는 안전한 선택이 되는 것이다.

2. 처음부터 위계 질서가 없는 사람들끼리 만난다  사실 조직에서 위계질서를 없애고 평등한 의사소통을 하기 위해서 노력을 한다고 해도 결국 보스는 보스, 쪼랩은 쪼랩이다 (…) 이런 것을 완벽하게 없앨 수는 없다! 무슨 실리콘 밸리의 테크기업의 수평적인 문화 이야기 하시는 분들 많지만 뭐 구글의 페사장이나 페북의 주사장 앞에서 주사장이 싫어할 말만 항상 골라할 용자는 생각만큼 많지 않을 수도 있다. 그러면 어떻게 한다? 이러한 브레인스토밍을 아예 처음부터 위계 질서가 배재된 사람들끼리 하는 것이다! 가령 동종업계에 있는 사람들의 모임, 옆 랩에 있는 사람들끼리의 모임, 그것도 아닌 학회에서 생판 처음 보는 사람들끼리 대화를 할 때 오히려 더 새로운 아이디어의 교환이 나오는 것을 느낀 경험을 한 사람이 꽤 있을 것이다.

저 위에 ‘둘이서 머리를 맡댄 듀얼 코어의 성공사례’ (…) 처럼 소개된 왓슨-크릭, 골드슈타인-브라운, 코헨-보이어 등은 모두 둘 간의 권력관계나 위계질서가 없는 평등한 ‘아저씨’ (군대에서 다른 중대의 병사를 호칭할때의 그 ‘아저씨’ 말이다) 간의 만남이었다. 크릭은 35세의 병특출신의 늦깍이 대학원생이었고 왓슨은 23세의 미국에서 갑툭튀한 포닥이었고 둘 사이에는 아무런 위계질서라든지 권력관계가 존재하기 힘든 그저 ‘아저씨’ 간의 만남이었을 뿐이다. 이런 아저씨 둘이서 만나서 ‘환멸이 난다, 이넘의 학계! 술 졸라 쳐먹고 뒤져버리겠다’ 는 아니겠지만 아무튼 술집에서 맥주나 쳐묵하며 이런저런 이야기를 하다 보니까 결국 DNA 이중나선 구조와 같은 것의 바탕이 나오게 된 것이다.

둘이 ‘같되 달라야’ 하느니라 

그러면 지식수준이 유사하고, 위계질서가 없는 쌍동이 같은 동료끼리만 모여있으면 뭔가 창조경제적이고 저탄소 녹색성장을 이룰수 있는 4차산업혁명적인 혁신적인 발상이 나올까? 둘의 ‘지식수준’ 이 유사하다는 것은 알고 있는 것, 혹은 스킬셋이 동일하다는 것이 아니라 전체적인 ‘랩’ 이 비슷하다는 것이다! 즉 2인이서 서로 팀을 짜고 팀플을 할때 둘다 힐러만 선택하면 무슨 넘의 게임이 되겠는가. 즉, 동일한 스킬과 배경을 가진 사람끼리만 이야기하면 항상 비슷한 이야기 하다가 끝나게 된다! 뭔가 시너지를 보려면 자신이 잘 알지 못하는 뭔가에 능통한 사람과 디스커션, 협력을 하는 것이 좋다.

가령 저 위의 왓슨은 소시적 조류 관찰자를 꿈꾸던 박테리오파지 전공자였고, 크릭은 원래 생물은 1도 모르는 병특출신의 물리학자였다. 그러나 이들의 서로 다른 백그라운드가 만나서 이들이 서로 시너지를 이룬 것을 생각해보자.

그러나 여기에서도 문제가 있다. 만약 서로 다른 백그라운드를 가진 사람이 이야기 할 경우, 나는 이 이야기를 하는데 상대방은 저 이야기를 하고, 가령 나는 ‘웻 랩 실험’ 의 실험순서를 이야기하는 ‘프로토콜’ 을 이야기했는데 상대방은 ‘FTP’ 내지는 ‘TCP/IP’ 등의 전송방식을 이야기하는 ‘프로토콜’ 로 알아들으면 곤란하다. 즉 상대방이 다른 스킬셋을 가지고 있더라도 적어도 그 용어가 무슨 뜻인지는 알 수 있도록 노오오력을 하자! 만약 노오오력을 해도 이야기가 통하지 않는다면 뭐 포기하도록 하고. 적어도 상대방이 뭔 말을 하는지 정도는 알아먹을 수 있을 정도의 지식을 갖추자. 이는 앞에서 말한 것처럼 “지식수준의 평준화, 적어도 무슨 말을 하는지는 알아먹을 수 있을 정도로의 레벨업이 있어야 한다” 와 상통되는 것이다.

꽁꽁 비밀로 붙여봐야 사실 별거 아니다. 

그런데 일부 학계의 연구실등을 보면 자신의 연구실에서 현재 진행되는 일을 함부로 언급하기 싫어하는 경우들이 있다. 물론 문화가 있는 경우는 뭔가 이전에 아픈 추억(…) 이라도 있었을지도 모른다. 그러나 현실을 말하자면, 대개의 사람은 당신이 하고 있는 연구에 그닥 큰 흥미가 없다! 당신은 당신의 연구가 세상에서 제일 중요한 것이고 나의 아이디어가 알려지면 누군가가 나의 아이디어를 스틸~ 해갈 것이라고 생각할지 모르지만, 대개의 사람들은 ‘흠 그게 뭐지, 뭔 말인지 모르겠다 그냥 가만히 있어야겠다’ 의 반응을 보일 가능성이 많다. 그나마 자신이 하고 있는 일과 관련없는 남의 일에 관심을 가져주는 것은 호의의 표시일 수도 있다! 

결국은 누가 무엇을 하는지에 대한 어느정도 상세한 지식이 있어야 외부와의 협력이 가능할테고, 또 창조적인 디스커션이 가능할수도 있지 않을까? 이러한 좋은 예가 N모상의 산실이라고 흔히 이야기되는 영국의 Laboratory of Molecular Biology (LMB) 의 문화이다. 이 곳 출신 N모상 수상자들이 흔히 하는 이야기가, 이 연구소의 가장 큰 강점은 뛰어난 시설이나 그런 것이라기보다는 바로 ‘식당’ (Canteen) 을 중심으로 과학 이야기를 하는 문화를 꼽는다. 즉 식당에서 차 한잔 마시면서 다른 연구실에 있는 사람들과 만나서 자신이 하고 있는 일 이야기를 거리낌없이 할 수 있는 문화를 통해서 많은 연구 아이디어를 얻었다는 것을 이야기하고 있다. 가령 리보좀 구조를 풀어서 N모상을 받은 톰 스테이츠 (Tom Steitz) 는 “처음에 이 곳에 가니 웬넘의 닝겐들이 실험은 하나도 안 하고 식당에 모여서 노가리만 까드라! 그런데 몇 달 지나다 보니 이런 식으로 연구소에 있는 사람들을 다 알게 되고, 그들이 내 프로젝트에 주는 조언, 혹은 그 사람이 추천하는 연구토픽이 나중의 연구 일생에 큰 보탬이 되더라” 하는 회상을 하곤 한다.

그래봐야 주변에 이야기할 사람이 없던데 뭐 어쩌라고 

라고 생각할 사람도 분명히 있을 것이다! 이해한다! 한국의 바닥은 좁고, 오랫동안 계속되어 온 위계질서를 바탕으로 한 문화가 하루아침에 없어지기는 힘들다.  그렇다면 그런 것을 불평만 하지 말고 조금이라도 바꿔보는 것은 어떤가. 주변에 그런 사람이 없다면 온라인에서 찾을 수 있을지도 모른다. 여기서 또 광고한다고 욕하실지 모르지만 흔한 블로그 홍보를 위한 페북 페이지인 본 블로그의 페북 분점은  이제 약 7천명이 넘는 사람이 구독하고 있으며, 요즘은 웬만한 논문을 올리면, 해당 논문의 저자 혹은 관련자가 덧글을 다는 (…) 그런 소규모의 커뮤니티 비슷하게 되어 가고 있다. 좀 더 관심이 있으면 이런 사람들 몇명이 상주하는 Slack Community 인 Open Bio Korea에 가입해도 좋다. 온라인은 재미없다고? 2회 매사페가 생각보다는 멀지 않았다! 주변에 터놓고 과학 디스커션을 할 사람이 없다면 바깥에서 찾아보자. 기승전매사페광고 뭐 요즘 쓰는 글이 언제나 그렇지