기초과학연구원(IBS)은 대전 본원뿐만 아니라 전국의 5개 과학기술특성화대학과 기타 대학들에 캠퍼스 연구단을 운영하고 있다. 연구자들이 창의적인 연구주제를 선택하고 자유롭게 협력해 연구기간 제한 없이 원하는 연구를 할 수 있게 하기 위해서다. 울산과학기술원(UNIST)은 현재 3개의 각기 다른 분야의 연구단을 유치해 세계적인 수준의 기초과학 연구 성과를 내고 있다. IBS와 UNIST의 교집합이 된 사람들을 만나 어떤 시너지를 내고 있는지 들어봤다.

<두번째 이야기>

“유럽, 미국을 거쳐 IBS에 온 이유, 안정적인 연구 환경과 연구자들의 열정“

올란도 쉐러 IBS 유전체 항상성 연구단 부연구단장은 2017년부터 IBS 유전체 항상성 연구단 부연구단장 겸 UNIST 생명과학부 특훈교수로 재직 중이다. 그는 암의 발생 원인을 찾고, 손상된 DNA를 복구하는 방법을 연구하는 생물학자이자 화학자다. 쉐러 부연구단장은 그동안 미국 하버드대, 스위스 취리히연방공대(ETH) 등에서 화려한 연구 경력을 쌓아왔다.

그런 그가 한국 온 이유는 뭘까. 쉐러 부연구단장은 “한국의 과학 분야 연구 역량은 10~20년 사이에 크게 성장했고, 중국이나 싱가포르와 함께 전 세계적으로 영향을 미치고 있다”며 “한국처럼 계속 성장 중인 국가는 연구 분위기와 환경이 좋기 때문”이라고 설명했다.

2017년 미국에서 연구하던 쉐러 부연구단장은 유전체 항상성 분야의 세계적인 석학이자 동료인 명경재 IBS 유전체 항상성 연구단장이 한국에서 새 연구소를 준비하고 있다는 소식을 듣게 됐다. 그는 아시아 지역에 세계 최고의 유전체 항상성 연구소와 연구 허브를 구축할 수 있다는 가능성에 흥미를 느끼고, IBS에 합류했다.

IBS에 합류한 이후 그는 지난해 이자일 UNIST 생명과학부 교수팀과 공동연구를 통해 DNA 위를 움직이며 손상 부위를 찾는 단백질의 이동 원리를 밝혀내는 연구 성과를 냈다. 이 연구는 2019년 8월 2일 국제학술지 '뉴클레익 에시드 리서치' 온라인판에 게재되며 '중대한 발견(Breakthrough Article)'으로 주목받았다.

연구팀은 'DNA 커튼'이라고 불리는 단분자 분광학 기술을 이용해 DNA 위에서 움직이는 ‘XPC-RAD23B’ 단백질의 움직임을 실시간으로 확인했다. 그 결과 이 단백질이 DNA를 따라 움직이며 손상 부위를 확인한다는 것과, XPC-RAD23B 단백질이 DNA 위의 다른 단백질을 피해 움직인다는 사실도 알아냈다.^*
*Orlando D Schärer et al., “Single-molecule visualization reveals the damage search mechanism for the human NER protein XPC-RAD23B”, Nucleic Acids Research, 2019, DOI: 10.1093/nar/gkz629

DNA는 자외선이나 유독물질에 쉽게 손상되고 변형되는데, 그럼에도 돌연변이가 적은 것은 몸속에서 손상된 DNA를 찾아 원래 상태로 복구하기 때문이다. 복구 과정엔 다양한 단백질이 작용하는데, 이번 연구는 XPC-RAD23B 단백질이 손상 부위를 확인하는 것이 복구 과정의 시작임을 밝혀 DNA 손상으로 생기는 다양한 유전 질환의 치료 가능성을 열었다.

최근 쉐러 부연구단장은 DNA를 화학적으로 조작해 손상된 DNA를 복구하는 방법을 찾고 있다. 특히 그는 DNA의 손상 과정과, 손상된 DNA를 복구하는 과정을 연구해 암 세포를 치료하는 방법을 찾는 데 몰두하고 있다.

앞서 언급한 것처럼 우리 몸에는 자연적으로 손상된 DNA를 원상 복구하는 시스템이 있는데, 일부 사람들의 경우 유전적인 문제로 이런 복구 과정이 제대로 이뤄지지 않아 돌연변이가 급격히 늘어난다. 이것이 반복되면 암으로 이어질 수 있다.

따라서 암을 근본적으로 해결하기 위해서는 손상된 DNA를 고쳐 원래대로 복구하는 방법을 정확히 알아내야 한다. 쉐러 부연구단장은 돌연변이가 DNA 염기서열 중 어떤 부위에서 발생했는지를 찾아내고, 돌연변이가 발생한 부위를 정상적으로 복구하는 연구를 진행하고 있다.

쉐러 부연구단장은 “이런 연구는 적합한 치료 약물을 찾기 위한 중요한 기초연구”라며 “기초연구를 장기적으로 수행할 수 있는 IBS 같은 기관이 전 세계적으로 흔치 않다”고 말했다. 또한 쉐러 부연구단장은 “한국엔 잠재력 있는 학생과 능력이 뛰어난 연구자들이 많다”며 “특히 IBS와 UNIST에는 넘치는 열정으로 연구에 매진하는 연구자들이 다수 포진해 있다”고 말했다.

한국이 과학과 공학의 가치를 높게 매긴다는 점도 쉐러 부연구단장은 긍정적으로 봤다. 미국이나 유럽에서는 과학기술 연구 관련 투자를 줄이는 추세인데 한국은 이에 대한 지원이 여전히 활발하기 때문이다.

실제로 과학기술정보통신부가 조사한 ‘2018년 연구개발활동조사’ 자료에 따르면 한국은 국내총생산(GDP) 대비 연구개발(R&D) 투자 비중이 4.81%로, 경제협력개발기구(OECD)에 속한 국가 중 가장 높다. 총 연구개발비 규모도 85조7287억 원(779억 달러)으로 OECD 국가 중 5위를 차지한다.

그는 “미국, 스위스 등이 좋은 연구 성과를 내는 것은 다양한 국가의 사람들이 모여 연구하기 쉬운 환경 덕분”이라며 “IBS는 학생들이 안정적으로 연구할 수 있는 기반을 마련해 주기 때문에 외국의 유능한 학생들도 IBS에 관심이 많다”고 말했다.

실제로 그가 이끄는 연구팀은 총 5개 대륙에서 모인 연구자들로 구성돼 있다. 그는 “여러 문화권의 학생들이 모일수록 더 새롭고 참신한 아이디어가 나온다”며 “이는 한국 학생들에게도 좋은 영향을 줄 것”이라고 덧붙였다.