인간이 생명의 비밀을 편집하고 다시 쓰는 포스트 게놈 시대 필수 교양서

CRISPR-CAS9 유전자 가위와 RNA 연구에 노벨상이 주어진 2020년대,

합성 생물학 응용 암 치료제, 프라임 에디팅, 오가노이드 등

최신 생명 과학 트렌드를 반영한 3개 챕터 추가!

얼마 전 《네이처 바이오테크놀로지》에는 크리스퍼 유전자 가위를 이용한 암 진단 플랫폼 개발 소식이 실렸다. 인공 지능으로 인간 유전체 전체를 분석, 생성한 데이터를 빅데이터 플랫폼에 이관하는 사업이 소개되기도 했다. 다양한 지도책 사업과 각각의 데이터 플랫폼 작업들은 이미 생명 과학의 연구 방법을 크게 바꾸고 있고 그 추세는 더욱 가속화될 것이다. 생명 과학은 세포를 들여다보고 유전자를 추출하는 실험실에서 벗어나 가상 공간에 구축된 데이터 플랫폼에서 생명 현상에 관련된 질문과 답을 찾아내는 정보 과학을 향해 달려 나가고 있다. 생명 과학 발달의 방향과 속도를 바꾼 최신 현대 기술을 받아들이기 위한 새로운 기준과 정보가 그 어느 때보다 필요한 시점이기도 하다.

연세 대학교 생화학과 교수로 재직 중인 생화학자 송기원 교수의 『송기원의 포스트 게놈 시대: 생명 과학 기술의 최전선, 합성 생물학, 크리스퍼, 그리고 줄기 세포』(개정 증보판)는 하루가 다르게 발전하는 생명 과학을 둘러싼 논의를 올바르게 이해하고 큰 그림을 그려낼 수 있도록 하는 길잡이다.

이 책의 초판인 『송기원의 포스트 게놈 시대』(사이언스북스, 2018년)에서 송기원 교수는 유전자 가위 기술과 합성 생물학, 줄기 세포 연구가 어떤 것인지, 우리 사회에 어떤 영향을 미칠지 다채롭게, 심도 있게 다루었다. 생화학자로 80여 편의 SCI 급 논문을 발표하는 일급 연구자인 동시에 대통령 소속 국가 생명 윤리 심의 위원회 위원, 국가 지식 재산권 위원회 위원으로 복무하며 사회적 발언과 책임을 다하는 활동가로 이름 높은 송기원 교수의 이 책은 21세기 눈부시게 발전하고 있는 생명 과학의 최전선을 소개하는 한편, 그 사회적 여파를 성찰하는 책으로 많은 독자들의 사랑을 받았다. 한때 신의 영역으로 금기시되었던 생명의 핵심을 파고드는 현대 과학을 두려움 모르는 지적 탐구와 신중한 사회적 반성 사이에서 균형을 잡으며 함께 아우르고 알기 쉽게 소개하는 송기원 교수의 글쓰기에 독서계의 관심이 모였다.

그러나 이 책 출간 이후 생명 과학 분야에서 혁명적이라고 할 만한 커다란 변화가 있었다. 예를 들어, 송 교수가 이 책을 쓰는 계기가 되었던 에마뉘엘 샤르팡티에와 제니퍼 다우드나의 CRISPR-Cas9 유전자 가위 기술이 2020년 노벨 화학상을 수상했다. 또한 기존 유전자 가위 기술이 가지고 있던 표적 이탈 가능성을 개선하며 정확성을 높이려는 노력의 결과로 프라임 에디팅(prime editing)이라는 획기적인 기술 개발이 이루어졌다. 유전자 회로를 새로 삽입함으로써 세포 자체의 기능을 원하는 대로 조절할 수 있게 해 주는 합성 생물학은 치료제 개발에 본격적으로 활용되기 시작했다. 줄기 세포로부터 소형 장기인 오가노이드(organoid, 장기 유사체)를 만들어 생명 발생의 신비를 이해하고 다양한 질환의 개인 맞춤형 치료에 이용하는 방법이 일반화되었다. 저자는 이 책의 초판에서 유전자 속에 담긴 생명의 암호를 읽는 시대에서 쓰는 시대로 바뀌고 있다고 전망했다. 그런데 시대는 7년 만에 그 전망도 뛰어넘고 있다. 송기원 교수는 지금을 이렇게 진단한다. “생명 과학의 정보 과학화”라고.

송기원 교수는 자신의 이 진단을 설명하기 위해 생명 과학의 개괄서인 『송기원의 생명 공부』(개정 증보판)과 『RNA 특강』을 새로 펴냈고, 2018년에 초판을 낸 이 책의 개정 증보판까지 새로 펴내게 되었다. 이 세 권의 책을 함께 읽는다면, “생명 과학의 정보 과학화”라는 생명 과학의 혁명을 개괄할 수 있으리라.

송 교수는 매일같이 쏟아지는 새로운 정보를 반영하는 작업이 시급함을 절감하고 ‘포스트 게놈 시대’를 넘어설 개정 증보판을 펴내기에 이르렀다. 우선 기존 판본의 내용을 철저하게 재검토하고, 정보의 업데이트 정도로 충분한 챕터와 완전한 개고(改稿)가 필요한 챕터를 파악하고 정비했다. 그리고 7년 사이 새롭게 등장한 과학 기술은 새로 챕터를 써 다뤘다. 이번 개정 증보판에서는 3개의 챕터가 추가되었는데, 합성 생물학의 의학적, 약학적 이용을 다룬 11장, 프라임 에디팅을 비롯한 유전자 가위 기술의 혁신을 다룬 24장, 오가노이드 기술의 이모저모를 다룬 29장이 그것이다. 입문자와 전문가 모두를 위한 체계적이고 밀도 높은 본문에 걸맞은 삽화도 추가되어 독자의 이해를 돕는다.

[목 차]
  

개정 증보판에 부쳐 생물학의 새로운 경치, 새로운 안목

프롤로그 인간, 드디어 조물주의 자리로?

1부 생명을 디자인하다

1장 합성 생물학의 시작: 이것은 인간이 ‘직접 만든’ 생명체입니다

2장 합성 생물학의 출현: 기계도 만드는데, 생명체는 왜 못 만드나?

3장 생명체의 기계화: 생명 블록 쌓기

2부 21세기 혼종 매머드가 온다

4장 생명체 변형의 역사: ‘유전자 조작’ 연어는 어떻게 탄생했나?

5장 합성 생물학의 성과: 이 청바지는 옥수수로 만들었습니다

6장 멸종 유전체와 동물 복원: 16년 전에 죽었던 생쥐가 살아났습니다!

3부 합성 생물학의 두 얼굴

7장 합성 생물학의 대중화: 넌 PC 조립하니? 난 생명체 만든다!

8장 합성 생물학의 위험성: ‘좀비 바이러스’가 유출된다면?

9장 합성 생물학과 생명 윤리: 신이 아니라 내가 생명의 창조자!

10장 유전체 계획: 쓰기, 한 걸음 더 가까이: 진핵 세포 모형 유전체 디자인과 합성 성공

11장 합성 생물학으로 재설계된 세포를 이용한 치료법: 옛날에는 약을 먹었다고요?

4부 CRISPR 유전자 가위를 발견하다

12장 유전자 가위 기술의 의미: 혁명이라고 불러도 좋을 유전자 가위 'CRISPR'

13장 유전자 가위 기술의 역사

왜 유전자 가위가 필요한가?

14장 유전자 가위 기술의 적용: 유전자 가위, GMO인 듯 GMO 아닌 GMO?

5부 CRISPR 테크놀로지가 바꾼 세계

15장 유전자 가위 기술과 유전자 드라이브: 말라리아모기 줄이는 획기적 방법, 아시나요?

16장 유전자 가위 기술의 활용: 유전자 가위, 에이즈 완치 길 열었다

17장 유전자 가위 기술과 유전자 치료: ‘부모 유전자 탓’ 운명에 맞서다

6부 누구를 위한 기술인가?

18장 인간 배아 유전체 편집의 이해: 유전자 가위, 사람에게 쓴다면?

19장 인간 배아 유전체 편집이 불러온 논쟁: 중국의 유전자 가위 연구, 충격과 한계

20장 인간 배아 유전체 편집의 한계: 유전병 없는 아기 얻으려 유전자 교정? 위험한 시도!

21장 인간 배아 유전체 편집의 현황: ‘맞춤 아기’ 가능성, 윤리 논란 부른다

7부 만능 유전자 가위의 불편한 진실

22장 유전자 가위 기술의 수수께끼: CRISPR는 정말 만능 유전자 가위인가?

23장 다양한 유전자 가위 기술: 더 정확한, 더 뛰어난, 더 훌륭한 ‘가위’를 찾아서

24장 유전자 가위 기술의 혁신: 프라임 에디팅이라는 신기술

25장 유전자 가위 기술에 대한 성찰: ‘DNA 혁명’ CRISPR, 우린 얼마나 알고 있나?

8부 난치병 치료의 구원 투수?

26장 세포 치료제 시대: 개인 맞춤형 치료의 시대 열리다

27장 면역 세포 치료제: 미래의 항암 치료제, 우리 몸의 세포로 만든다

28장 줄기 세포 치료제: 체세포의 운명을 되돌리다, 만능 치료제의 미래

29장 세포로 만든 소형 장기 오가노이드: 개인 맞춤형 치료를 위한 새로운 방법

에필로그 더 많은 질문과 마주하며

특별 기고 2020년 노벨상에 부쳐

더 읽을거리

용어 해설

후주

찾아보기

강금실 (전 법무부 장관)

과학 기술이 생명의 비밀에 어디까지 손을 댈지 그 끝을 알 수 없는 오늘날, 우리는 그저 속수무책으로 거대한 홍수에 휩쓸려 가고 있는 느낌이다. 이 문제는 정부, 기업, 학계와 모두 깊이 관련되어 있을 뿐 아니라 한 국가만의 문제도 아니기 때문에 발전 방향과 속도를 조절하고 적정한 윤리적 지점을 찾는다는 것은 너무 어려운 일이다. 포스트 게놈 시대에 무엇을 어떻게 해야 할지 가늠하기 위해서라도 이 책을 펼쳐야 하지 않을까.

 

노정혜 (서울 대학교 명예 교수)

빨려 들어가듯 재미있게 원고를 읽었다. 인간의 유전체 정보를 읽어 낸 후, 또 그 기술로 지구상의 생명체들이 가진 정보들도 함께 읽어 내면서, 생명 현상을 재구성하고 새로운 생명체로 변형하는 작업이 가속화되고 있다. 전공자들조차도 그 속도를 따라잡기 힘들 정도로 포스트 게놈 시대 생명 공학의 질주는 거침이 없다. 『송기원의 포스트 게놈 시대』에서는 우리를 포함한 지구 생명체에 적용될 현대 생명 공학의 철학과 기술들을 합성 생물학과 유전자 편집의 두 줄거리로 요약하여 설명한다. 일반 시민들에게 현대 생물학의 첨단을 쉽게 설명하는 이 책은 우리가 당면한 변화의 실상이 무엇인지를 이해하는 데에 큰 도움을 줄 것이다.

 

이정모 (펭귄 각종 과학관 관장)

다시 한 번 고백하자면, 이 책을 읽고서야 생화학 전공자인 내가 CRISPR 가위를 비로소 제대로 이해하게 되었다. 마치 학부 시절 그의 노트를 복사해서 공부하는 것 같았다. 생명 과학은 하루가 다르게 발전하고 있다. 과학과 기술의 발전은 시민을 위한 것이어야 한다. 결정은 시민이 해야 한다. 그러기 위해서는 일단 시민이 먼저 그 기술을 이해하고 있어야 한다. 민주 시민이 『송기원의 포스트 게놈 시대』를 읽어야 하는 이유이다.

 

장대익 (가천 대학교 창업 대학 석좌 교수)

모든 생명체는 40억 년에 걸친 진화의 결과물이다. 하지만 합성 생물학과 유전자 가위 기술 덕택으로 마침내 인간이 자연을 창조하는 존재로 진화를 시작했다. 물론 이런 기술의 발전 뒤에는 실용적 이유들이 존재한다. 하지만 그 너머의 생태적, 사회적, 윤리적 쟁점들은 인류가 처음으로 마주하는 중대한 문제들이다. 생명 과학자들만의 문제가 아닌 것이다. 탁월한 생명 과학자로서 과학 기술의 사회적 영향에 대해 그 누구보다 합리적 담론을 펼쳐 온 저자가, 자연의 산물에서 창조자로 변신하려는 우리 자신에 대해 잠시 함께 고민해 보자고 제안한다. 이 책을 읽고 시작해도 늦지 않다. 송기원 교수가 있다는 게 얼마나 다행인가!

 

한문정 (서울 대학교 사범 대학 부설 고등학교 과학 교사)

과학 저널과 SF를 동시에 읽는 느낌이랄까? 이 책은 수향이처럼 생명 과학에 관심을 가지고 자신의 미래를 꿈꾸는 아이들에게 좋은 길잡이별이 되어 줄 것이다. 하루가 다르게 지식이 변화하는 시대에, 교과서의 지식을 넘어 과학의 최신 연구 동향과 그 연구가 가져올 명암을 제시해야 할 교사들에게도 좋은 참고 도서가 될 것이다. 우리는 기후 변화와 환경 오염과 인공 지능의 문제와 더불어 유전학이 바꿀 변화에도 대비를 해야 하는, 과학적으로 드라마틱한 시대를 살고 있으니까.