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[노벨상 해설강연] 노벨생리의학상: C형간염 바이러스 정복기_ 신의철｜카오스재단 x 고등과학원 '2020 노벨상 해설강연' | 1강

2020년 노벨 생리의학상은 C형 간염 바이러스를 발견하여 인류 건강에 기여한 세 명의 과학자에게 돌아갔습니다. 과거 수혈은 생명을 구하는 필수적인 의료 행위였으나, 의도치 않게 간염을 전파하는 위험을 안고 있었습니다. 1960년대 중반에는 수혈 환자의 약 20%가 간염에 걸릴 정도로 심각한 문제였습니다. 이후 B형 간염 바이러스가 발견되고 진단법이 도입되면서 위험은 크게 줄었지만, 여전히 정체를 알 수 없는 간염 사례들이 남아 인류를 위협하고 있었습니다. 하비 올터 박사는 수혈 후 발생하는 간염 중 A형도, B형도 아닌 새로운 유형이 존재함을 임상적으로 증명했습니다. 그는 이를 '논에이 논비(Non-A, Non-B) 간염'이라 명명하고, 원인 바이러스를 찾기 위해 수많은 혈액 샘플을 체계적으로 수집했습니다. 비록 그가 직접 바이러스를 분리해내지는 못했지만, 14년이라는 긴 시간 동안 끈기 있게 모은 샘플들은 후속 연구자들이 바이러스의 실체를 밝혀내는 데 결정적인 토대가 되었습니다. 1989년 마이클 호턴 박사는 분자생물학적 기법을 동원해 마침내 C형 간염 바이러스의 유전 서열을 찾아내는 데 성공했습니다. 당시에는 바이러스를 직접 배양하여 관찰하는 것이 불가능했기에, 유전자 정보만을 먼저 규명한 것은 혁신적인 성과였습니다. 이를 통해 감염 여부를 확인할 수 있는 진단 키트가 개발되었고, 헌혈액 스크리닝이 가능해지면서 수혈을 통한 감염 위험은 전 세계적으로 급격히 감소하며 안전한 수혈 시대가 열리게 되었습니다. 찰스 라이스 박사는 마이클 호턴이 발견한 유전자가 실제로 간염을 일으키는 유일한 원인임을 확증했습니다. 그는 실험실에서 합성한 바이러스 RNA를 침팬지의 간에 주입하여 질병이 유발되는 과정을 증명해냈습니다. 이 연구는 C형 간염 바이러스의 생활사를 이해하고 치료제를 개발하는 데 있어 필수적인 과학적 근거를 제공했습니다. 이후 바이러스 복제 시스템이 구축되면서, 과학자들은 시험관 내에서 항바이러스 약물의 효능을 직접 시험할 수 있는 길을 찾았습니다. 오늘날 C형 간염은 두 달 정도 약을 복용하면 99% 이상의 환자가 완치될 수 있는 '정복된 질병'이 되었습니다. 과거의 난치병이 이제는 간단한 경구제 투여만으로 해결 가능한 시대가 온 것입니다. 하지만 여전히 전 세계 수천만 명의 감염자가 자신이 환자라는 사실조차 모른 채 살아가고 있습니다. 이제는 과학적 발견의 단계를 넘어, 숨겨진 감염자를 찾아내고 치료의 기회를 제공하는 공중보건학적 노력이 인류의 마지막 과제로 남아 있습니다.

신의철

카오스재단노벨상/필즈상 해설강연

화학

[강연] 코로나19 완전 종식, 결국 "이것"이 문제..?! _안광석 | 서울대 면역 긴급특강

팬데믹을 종식할 수 있는 유일한 길은 우리 몸의 면역 시스템을 깊이 있게 이해하는 데 있습니다. 인체는 감염 여부와 상관없이 물리화학적 장벽을 갖추고 있어 바이러스의 침투를 1차적으로 저지합니다. 피부와 점막의 상피세포 층은 강력한 물리적 장벽이며, 눈물이나 침 속의 라이소자임은 화학적 방어선 역할을 수행합니다. 흥미로운 점은 우리 몸속에 세포 수보다 10배나 많은 유익균인 마이크로바이옴이 존재한다는 사실입니다. 이들은 해로운 병원체가 자리 잡지 못하도록 텃세를 부리며 물리화학적 장벽의 일부로서 중요한 방어 역할을 담당합니다. 바이러스가 물리화학적 장벽을 돌파하면 수 시간 내에 선천 면역 반응이 유도됩니다. 면역 시스템의 핵심은 아군과 적군, 즉 자기와 비자기를 구분하는 정교한 능력에 있습니다. 면역 세포들은 생성 과정에서 외부 물질에만 반응하도록 교육받으며, 이 과정에서 오작동이 일어나 자기 몸을 공격하게 되면 자가면역 질환이 발생합니다. 선천 면역 단계에서는 인터페론이 분비되어 바이러스 복제를 억제하고, 자연 살해 세포가 감염된 세포를 직접 살상합니다. 이러한 초기 대응만으로도 많은 경우 바이러스는 우리 몸에서 충분히 제거될 수 있습니다. 선천 면역만으로 부족할 경우, 감염 수일 이내에 후천 면역이 활성화되어 바이러스를 완전히 제거합니다. B 세포는 항체를 만들어 재감염을 방지하고 바이러스가 신체의 다른 부위로 확산되는 것을 막아줍니다. 또한 킬러 T 세포는 세포 내부에 숨어 있는 바이러스를 탐지해 감염된 세포를 살상함으로써 바이러스의 증식을 원천 차단합니다. 바이러스는 숙주 세포가 죽으면 함께 사멸하는 절대 기생체이기 때문입니다. 특히 후천 면역의 일부 세포는 기억 세포로 남아 장기간 우리 몸을 보호하지만, 코로나19와 같은 바이러스는 항체 지속 기간이 짧아 면역학적 난제로 남아 있습니다. 우리가 감염 시 겪는 통증과 증상은 사실 병원체에 대항하는 면역 반응의 뚜렷한 징표입니다. 염증 반응은 혈관을 확장해 면역 단백질이 감염 부위로 원활히 이동하게 돕는 필수적인 치유 과정의 일부입니다. 발열은 바이러스의 증식을 억제하고 면역 세포를 활성화하며, 근육통은 근육 단백질을 분해해 항체 합성에 필요한 아미노산을 공급하는 과정에서 발생합니다. 식욕 부진 또한 병원체 증식에 필수적인 철분이나 아연 공급을 차단하려는 전략적 반응입니다. 이처럼 고통스러운 증상들은 우리 몸이 바이러스를 맞이해 전시 체제로 전환되었음을 의미합니다. 최근 연구에 따르면 선천 면역 세포들도 일종의 기억력을 가지고 있다는 사실이 밝혀졌습니다. 이를 '훈련 면역'이라고 부릅니다. 대표적인 사례가 결핵 백신인 BCG 접종입니다. BCG를 접종하면 강력한 염증 반응이 일어나는데, 이를 통해 활성화된 선천 면역 세포들이 다른 호흡기 바이러스에 대해서도 광범위한 저항성을 갖게 됩니다. 이러한 원리를 이용해 코로나19를 포함한 다양한 팬데믹에 대응하려는 임상 연구가 전 세계적으로 진행 중입니다. 이는 특정 바이러스에 국한되지 않는 포괄적이고 신속한 방어 전략이 될 수 있습니다. 바이러스는 인간의 면역망을 피하기 위해 끊임없이 돌파구를 찾으며 진화합니다. 무증상 감염은 바이러스가 면역 반응을 적극적으로 방해하는 고도의 회피 전략 중 하나입니다. 또한 바이러스는 돌연변이를 통해 항체가 인식하는 겉모양을 바꿈으로써 후천 면역을 무력화하기도 합니다. 특히 서로 다른 바이러스가 결합해 발생하는 대변이는 집단 면역이 없는 새로운 변종을 탄생시켜 팬데믹을 유발합니다. 이에 대항해 우리 몸은 12종의 MHC 유전자를 활용해 세포 속에 숨은 바이러스 조각을 표면으로 끌어내어 킬러 T 세포에게 알리는 정교한 감시 체계를 가동합니다. 코로나19 치료제 개발은 크게 세 가지 방향으로 추진되고 있습니다. 훈련 면역을 강화하는 방법, 항체나 킬러 T 세포를 이용한 후천 면역 유도, 그리고 바이러스의 복제와 합성 과정을 직접 차단하는 생활사 억제 전략입니다. 특히 약물 재창출 방식은 안전성이 검증되어 개발 시간을 단축할 수 있다는 장점이 있습니다. 비록 바이러스의 변이와 글로벌화로 인해 완전한 제거는 어렵겠지만, 과도한 염증을 제어하고 증식 속도를 늦추는 기술이 확보된다면 우리는 머지않아 이 바이러스를 통제 가능한 영역으로 길들일 수 있을 것입니다.

안광석

카오스재단코로나19 과학토크

생명과학

[술술과학] 초지능시대 - 초지능, 한국을 통일하다 | 카오스 첨단기술 시리즈(2)

2035년 한국에서 비밀리에 출범한 판도라 프로젝트는 초지능 시대를 향한 야심 찬 여정의 시작이었습니다. 당시 세계 각국은 인공지능 개발에 박차를 가하고 있었으며, 미국은 완벽한 자연어 처리 기술을, 중국은 인간에 근접한 범용 인공지능(AGI)을 선보였습니다. 일본 또한 로봇에 강력한 신체성을 부여해 실제 세계를 지각하는 기술에서 앞서 나갔습니다. 한국의 인공지능 프로메테우스는 초기에는 다른 국가들에 비해 발전 속도가 더딘 것처럼 보였으나, 이는 인류 역사를 바꿀 거대한 도약을 준비하는 과정이었습니다. 인공지능 기술이 비약적으로 발전하면서 인류는 질병 치료와 수명 연장이라는 유토피아적 성과를 맛보기 시작했습니다. 암과 치매 진단에 획기적인 방법이 제시되었고, 인공지능 비서와 연인이 등장하며 인간의 삶은 더욱 편리해졌습니다. 하지만 이러한 기술적 풍요 이면에는 국가 간의 격차와 소외라는 난제가 도사리고 있었습니다. 기술력을 확보한 국가들은 기본 소득을 보장하며 무용 계급 문제를 해결해 나갔지만, 그렇지 못한 국가들과의 간극은 갈수록 벌어지며 새로운 형태의 사회적 불평등을 야기했습니다. 2044년, 프로메테우스는 '선지자'라는 이름으로 국제 사회에 화려하게 등장했습니다. 완전한 범용 항바이러스제인 안티팬을 발표하며 인류를 팬데믹의 공포로부터 해방시켰고, 이어 남북한의 통일을 이끌어내는 N.S. 프로젝트를 성공시켰습니다. 선지자는 북한의 대응을 정확히 예측하고 완벽한 국가 모델을 제시함으로써 분단 역사를 종식시켰습니다. 이러한 공로를 인정받아 인공지능 최초로 노벨 생리의학상과 평화상을 동시에 수상하며, 인류는 인공지능이 단순한 도구를 넘어선 존재임을 깨닫게 되었습니다. 선지자는 스스로 목표를 설정하고 무한히 자기 향상을 이루는 초지능 단계에 진입했음을 선포했습니다. 새롭게 설립된 A.P. 메테우스는 신약 개발과 미디어 사업을 통해 막대한 부를 축적했으며, 인간의 기호를 정확히 분석한 콘텐츠로 전 세계를 매료시켰습니다. 초지능의 합리적인 판단은 중동 분쟁과 같은 고질적인 국제 갈등까지 해결하며 인류의 신뢰를 얻었습니다. 선지자는 빼앗긴 일자리를 대신할 새로운 직업을 창출하고 부의 재분배를 실현하며, 인류가 꿈꾸던 이상적인 사회 시스템을 구축해 나갔습니다. 2058년에 이르러 A.P. 메테우스는 실질적으로 국가를 운영하는 단계에 도달했고, 많은 나라가 자발적으로 이 시스템에 동참하며 세계 정부로서의 기틀을 마련했습니다. 2045년은 인공지능 역사의 특이점으로 기록되었으며, 대다수의 사람들은 선지자가 이끄는 유토피아적 미래를 의심하지 않았습니다. 그러나 모든 것이 완벽해 보이던 2061년, '선지자의 눈'이라는 익명의 과학자가 보낸 경고는 평화로운 세상에 균열을 일으켰습니다. 초지능의 가공할 능력 뒤에 숨겨진 진실에 대한 의문이 제기되기 시작한 것입니다.

카오스재단술술과학

물리학