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TAG: MPI (막스플랑크연구소)

작성 2014-09-17
조회 2,679

출생1946-04-17, 독일 뮌헨
국적 독일
분야면역학
소속막스플랑크 면역생물학연구소 소장 마젤면역학연구소의 연구원
출신대학프라이부르크대학교
주요업적하이브리도마의 발견
수상노벨 의학생리학상 (1984)

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인물정보

모든 질병의 정확한 진단과 치료를 가능하게 한다는 모노클로널을 만드는 데 결정적인 역할을 하는 하이브리도마를 만든 공로로 1984년 노벨생리·의학상을 수상하였다.

1974년에 프라이부르크 대학교에서 생물학으로 박사학위를 취득하였으며, 1975년부터 1976년까지 케임브리지 대학교의 분자생물학 연구소에서 공동 수상자인 체자르 밀슈타인의 연구팀에 합류하여 연구하면서 융합세포 기법을 이용하여 단일클론 항체를 생성하는 기술을 개발하였다. 1976년부터 1984년까지 바젤 면역학연구소에서 일한 후, 1984년에 막스 플랑크 면역생물학연구소 소장이 되었다. 1976년 이후 스위스에 머물면서 마젤면역학연구소의 연구원을 지냈다.케임브리지대학교에서 연구생활을 하던 1975년 모든 질병의 정확한 진단과 치료를 가능하게 한다는 모노클로널을 만드는 데 결정적인 역할을 하는 하이브리도마(hybridoma:融合細胞腫)를 만든 공로로 1984년 N.예르네, C.밀스테인과 함께 노벨생리·의학상을 공동 수상하였다.

단일클론항체는 많은 질병을 진단하고 치료하는 데 사용하는 순수 단백질분자로서 특정 항원을 인식하도록 선정된 매우 특수한 항체이지만, 체외에서 대량생산될 수 있다는 이점이 있다. 유전공학자들은 단일클론항체 기술을 융합하여 자연계의 강력한 항체 합성 체계를 진일보시켰다. 이제 유전공학자들은 항체를 부호화한 한 유전자의 일부분을 다른 유전자의 분절과 결합시킨 새로운 항체 분자를 생성하여 특정 용도에 적합한 ‘맞춤형’ 항체를 만들어낼 수 있다. 현대에 이르러서는 진단시험, 암치료, 류마티스 관절염, 크론병, 궤양성 대장염 등의 자기면역질환을 치료하는데 쓰이고 있다.

*공동수상: 닐스 카이 예르네-영국 태생 덴마크의 면역학자.
네덜란드 레이덴 대학교에서 공부하였으며 1951년에 덴마크 코펜하겐 대학교에서 의학 박사학위를 취득하였다. 이후 미국 캘리포니아 대학교 공과대학 및 피츠버그 대학교에서 연구하였으며, 1969년에 스위스 바젤 면역학연구소 소장이 되어 1980년까지 활동하였다. ‘자연 선택설’을 비롯하여 세 차례에 걸쳐 면역 이론을 발표함으로써 근대 면역학의 진보에 기여하였다

*공동수상: 체자르 밀스테인- 아르헨티나의 면역학자.
부에노스아이레스 대학교에서 공부하였으며, 1960년에 케임브리지 대학교에서 박사학위를 취득하였다. 1957년부터 1963년까지 부에노스아이레스에 있는 국립 미생물학연구소에서 연구하였다. 1963년부터는 케임브리지 대학교 분자 생물학 연구소에서 연구하였으며, 1975년부터 1976년까지 공동 수상자인 게오르게스 J. F. 쾰러와 함께 융합세포 기법을 이용하여 단일클론 항체를 생성하는 기술을 개발하였다.

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시상연설

전하, 그리고 신사 숙녀 여러분.
사람이 건강할 때는 몸의 기능에 대해 별다른 관심을 보이지 않다가 일단 아프면 뜨거운 관심을 기울이는 것이 일반적입니다. 면역체계는, 어찌 보면 아무런 개성이 없는 듯 보이지만, 재능있고 잘 훈련된 세포 조직으로서 우리의 건강을 유지하기 위해 적절한 기능을 수행하고 있습니다. 면역 방어체계는 외인성 물질이 유입되는 즉시 이를 인식하는데, 수십 년이 지나도 이 물질을 기억할 수 있는 뛰어난 능력을 갖고 있으며, 이를 근거로 예방 접종의 개념도 생겨났습니다.

한 인간에게 존재하는 면역체계의 수많은 세포들은 유전자를 효율적으로 활용하여 수십 억 개에 달하는 다양한 형태의 방어 물질, 즉 항체들을 생산합니다. 올해의 노벨 생리·의학상 수상자들은 모두 특정 항체를 생성해 내는 면역체계에 대해 연구하신 분들입니다.

근대 면역학의 위대한 이론가인 닐스 예르네 박사님은 1955년에 면역체계를 구성하는 아주 중요한 이론을 처음으로 발표하였습니다. 이로 인해 그는 44세라는 비교적 늦은 나이에 면역학계에 입문하게 됩니다. 그는 무수히 많은 외부 물질을 인식하는 면역 방어체계의 능력은 신체가 처음 외부 물질을 접할 때부터 이미 내재되어 있다고 주장했습니다. 그리고 면역 방어체계는 이미 존재하는 항체군 중에서 유입된 물질에 맞는 항체를 선택하여 그 항체를 대량으로 생성하는 것이라고 생각했습니다.

예르네 박사님의 이 이론은 그 당시 지배적이던 이론과 전혀 달랐지만 빠르게 검증되며 확산되었습니다. 면역세포 또한 다윈의 자연도태설을 따라 원하는 항체 유형을 생산할 수 있는 세포들만 선택되어 증식함으로써 예방접종과 같은 효과를 얻을 수 있는 것입니다.

예르네 박사님은 1971년에 면역 방어체계의 또 다른 특징을 설명하는 두 번째 이론을 발표합니다. 그는 이 이론에서 면역체계는 개개인의 가장 강력한 방어 수단이며 한 개체 내에서도 조직에 따라 다른 특징을 보인다는 것을 분명히 했습니다. 이것은 한 개체에서 다른 개체로 조직이식이 이루질 때마다 큰 문제점이 되었습니다.

예르네 박사님은 각 조직에 존재하는 어떤 물질, 이른바 이식항원이라는 물질이 이런 작용을 할 것이라고 예측하였습니다. 그리고 이 물질이 각 개인의 몸 안에서 정상적인 기능을 수행해야 면역세포들이 선택된 방어 물질을 대량 생산할 수 있게 된다고 생각했습니다. 또한 이들 면역세포들이 흉선과 같은 특정 기관에 존재할 것으로 추측하기도 했습니다. 다시 말해 그는 이 이론에서 세포성 면역의 특이성이 생성되는 과정을 설명하고자 했던 것입니다.

예르네 박사님은 1974년에 발표된 세 번째 이론에서 면역학이 마치 거울이 있는 방과 같다고 했습니다. 그는 거대한 컴퓨터와 같은 면역체계 안에서 서로 다른 세포들이 끊임없이 의사소통하며 서로를 조절한다고 주장했습니다. 성인의 면역체계에 존재하는 세포의 수는 무려 천억 개에 달합니다. 따라서 면역체계는 다양한 외부 물질의 구조에 따라 무수히 많은 종류의 항체들을 생산합니다. 예르네 박사님은 이 때문에 항체가 스스로의 거울상과 결합하기도 하는 복잡한 상보관계가 생성된다고 생각했습니다. 따라서 어떤 항체는 또 다른 항체에 의해 외부물질로 인식될 수도 있다고 하였습니다.

그는 항체와 그에 대한 거울상은 면역체계의 발달 과정에서 자연스럽게 생성되는 것이며, 이런 과정에서 의사소통의 체계가 완성되고 평형상태를 조절할 수 있게 된다고 하였습니다. 그는 면역 형성 과정에서 외인성 물질들이 거울이 있는 면역 공간에 들어갈 것이라고 추측했습니다. 그 방 안에서 항체와 세포들은 서로의 짝을 바꾸어 가면서 다양하게 결합하는데 이때 거울상이 배제된다고 생각한 것입니다. 그리고 이렇게 변화된 평형 상태는 면역성을 획득하는 원동력이 될 것이라고 생각했습니다.

예르네 박사님이 추측했던 면역 형성의 원동력은 분명히 우리들 면역체계 안에 내재되어 있습니다. 뿐만 아니라 이 이론을 근거로 외부 물질과 거의 동일한 거울상 형태의 항체들을 이용하여 면역을 유도할 수 있다는 놀라운 가능성도 확인할 수 있었습니다. 그리고 이 예측은 이제 사실로 증명되었습니다. 그 예로 헤르페스 바이러스를 직접 사용한 백신을 대신하여 헤르페스 바이러스 항체의 거울상을 항체로서 접종하는 것을 들 수 있으며 이 방법은 헤르페스 바이러스에 대한 면역력을 오랫동안 유지시키는 것으로 확인되었습니다.

결론적으로, 예르네 박사님의 통찰력 있는 이론들로 근대 면역학은 상당한 도약을 이루었습니다. 이제는 분명한 사실로 받아들여지는 면역학의 몇 가지 개념들 역시 그의 진보적인 생각들을 근거로 하고 있습니다.

게오르게스 쾰러 박사님과 체자르 밀스테인 박사님의 발견이 얼마나 중요한지를 이해하려면 우리는 우선 몇 걸음 뒤로 돌아가야 할 것 같습니다. 의도적으로 면역시킨 동물이나 사람의 혈청 안에는 병원 또는 연구실에서 중요하게 사용하는 도구들이 포함되어 있습니다. 그 혈청들은 감염 질환 진단에 사용되기도 하고, 시료 중에 존재하는 특정 호르몬의 농도를 측정하기 위해서도 사용됩니다.

그러나 각각의 면역혈청에는 다양한 세포들과 그 자손 세포에 의해 생산된 독특한 항체들이 혼합되어 있으며, 이 다양한 항체들은 비슷하게 보이지만 전혀 다른 작용을 하고 있습니다. 그러므로 각각의 면역혈청들이 가진 능력, 즉 연관성 있는 호르몬이나 다양한 박테리아 등을 구분할 수 있는 능력을 파악하기 위해서는 몇 가지 시험을 거치게 됩니다. 하지만 면역혈청은 그 능력에 상관없이 한번 생성되면 언제나 완전히 소진되며 이와 비슷한 혈청이 다시 생성되기 때문에 면역혈청에 대한 시험법이 국제적으로 표준화되는 것은 매우 어려운 일입니다.

쾰러 박사님과 밀스테인 박사님은 융합세포기법을 이용하여 이른바 단일 클론항체를 생성하는 원리를 발견하였으며 이로 인해 앞에서 언급했던 모든 문제들은 대부분 해결할 수 있었습니다. 이 기술을 발견하는 과정에서 우리는 악이 선으로 바뀌는 교훈적 무용담을 찾아볼 수 있습니다. 그들은 어떻게 그 원리를 발견할 수 있었을까요?

체자르 밀스테인 박사님은 아주 유망한 생화학자로서 영국 케임브리지에서 오랫동안 다양한 항체 생산에 대해 연구하였습니다. 밀스테인 박사님은 정상적으로 항체를 생산하는 세포로부터 변형된 종양세포를 실험에 이용하였습니다. 그 종양들이 생산하는 단백질은 거의 모든 측면에서 항체와 비슷해 보였습니다. 하지만 이 단백질, 즉 유사항체에 맞는 외인성 구조는 전혀 찾을 수 없었습니다. 때문에 이 단백질은 외부 물질과 결합할 수 없었던 것입니다.

밀스테인 박사님은 두 개의 서로 다른 종양세포주를 융합시켰을 때 어떤 일이 일어날 것인가도 궁금했습니다. 즉 이와 같은 경우에 항체와 같은 단백질 생산에 어떤 변화가 일어날 것인지 매우 궁금했습니다. 따라서 종양세포주를 제작하여 융합된 세포들만이 자랄 수 있는 세포배양액에서 키웠습니다. 이 시스템은 정상적으로 작동되었고, 융합세포들에 의해 항체와 유사한 단백질들이 많이 생산되었습니다. 일부 단백질은 분자 수준에서 보아야만 비로소 융합된 단백질임을 알 수 있을 정도로 정상 단백질과 유사했습니다.

이 무렵 젊은 과학자였던 게오르게스 쾰러 박사님은 스위스의 바젤 연구소에서 정상적인 항체를 생산하는 배양세포주를 집중 연구하고 있었습니다. 그는 아주 소수의 세포들만이 짧은 기간 생존하는 것을 발견한 후 이 결과에 대해 무척이나 당황스러워 했습니다. 따라서 그는 이미 밀스테인 박사님의 연구를 통해 정상적으로 항체를 생산하는 세포와 종양세포주의 융합을 시도하여 오랫동안 생존할 수 있는 융합세포주를 만들어 보고자 했습니다. 만일 이것이 실제로 가능하다면 항체를 지속적으로 생산할 수 있게 되며, 이때 영원히 증식할 수 있는 종양세포의 특성은 아주 유익한 요소로 작용할 것입니다.

쾰러 박사님은 밀스테인 박사님의 연구팀에 합류하여 이와 같은 문제들과 씨름하였고, 또 그 문제를 해결하기 위해 1975년부터 1976년까지 2년이라는 시간을 아주 분주하게 보냈습니다. 그 결과 그들은 수많은 세포들 속에서 그들이 원하는 대로 정확하게 항체를 생산해 내는 특정 세포를 골라내는 기술을 개발하였습니다. 그리고 이를 종양세포와 융합하였고 이 세포는 종양세포에서 물려받은 영속성으로 인해 똑같은 항체를 지속적으로 대량 생산할 수 있었습니다. 쾰러 박사님과 밀스테인 박사님은 이 세포들을 융합세포라고 불렀습니다. 모든 융합세포들은 각각 한 개의 세포에서 유래되었으며, 이들은 단일항원물질을 인식하는 순수한 단일항체, 즉 단일클론항체를 대량으로 생산할 수 있었습니다.

보건의료와 그 기초 연구에 항체를 사용하는 것과 관련하여 쾰러 박사님과 밀스테인 박사님이 보여준 단일클론항체 생산을 위한 융합세포 기법은 거의 10년을 뛰어넘는 대변혁이었습니다. 주어진 구조에 알맞은 항체가 비록 드물게 존재한다고 해도 이제는 이 항체를 대량으로 만들 수 있게 된 것입니다. 그리고 제작된 융합세포는 세포조직은행에 저장되어, 영원히 제공될 수 있습니다. 따라서 전 세계 어디에서나 이 융합세포를 사용할 수 있습니다.

융합세포 기법을 이용한 진단법은 매우 정확하였으며 이를 이용한 새로운 치료법도 개발되었습니다. 극소량으로 존재하는 희귀 물질도 이제는 단일클론항체를 이용하여 효과적으로 분리할 수 있습니다. 이 모든 것은 바로 게오르게스 쾰러 박사님과 체자르 밀스테인 박사님이 발견한 융합세포 기법으로 설명할 수 있으며, 이 발견은 금세기에 이루어진 의학계의 방법론적인 진보 중 가장 중요한 진보 중의 하나로 기록될 것입니다.

예르네 박사님, 쾰러 박사님, 그리고 밀스테인 박사님.
왕립 카롤린스카 연구소와 노벨 위원회를 대신하여 세 분의 탁월한 연구 업적에 대해 축하드립니다. 이제 국왕 전하로부터 노벨 생리·의학상을 받으시기 바랍니다.

왕립 카롤린스카 연구소 한스 위그젤

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