코드 브레이커-제니퍼 다우드나 유전자 혁명 그리고 인류의 미래-

바이러스와의 전쟁에서 인류를 구한 여성

2020년 노벨 화학상 수상자

제니퍼 다우드나의 첫 공식 전기

★★★ 출간 즉시 아마존 종합 1위 ★★★

★★★ 《뉴욕 타임스》 베스트셀러 1위 ★★★

★★★ 빌 게이츠 강력 추천 ‘올해의 책’ ★★★

★★★ 《타임》, 《워싱턴 포스트》 선정 2021년 ‘최고의 책’ ★★★

세계적인 베스트셀러 『스티브 잡스』의 저자 월터 아이작슨이 신작 『코드 브레이커』로 돌아왔다. 이 책은 2020년 노벨 화학상 수상자이자 크리스퍼 유전자 편집 기술의 선구자, 세계적인 여성 과학자 제니퍼 다우드나의 삶을 밀도 있게 그려낸다.

다우드나는 어린 시절 “여자가 무슨 과학을 한다고” 같은 업신여김을 당했지만 포기하지 않고 연구자의 길로 나아갔다. 그리고 프랑스 미생물학자 에마뉘엘 샤르팡티에와 협업해 박테리아가 바이러스로부터 자신을 방어하는 후천적 면역체계인 크리스퍼 시스템의 작동 메커니즘을 세계 최초로 규명해냈다.

뒤이어 그녀와 과학자들은 크리스퍼 시스템을 인간 유전자 편집 도구로 탈바꿈시켰다. 유전적 난치병을 진단하고 치료하는 이 기술은 오늘날 코로나19 백신 개발, 진단 및 치료법 연구에도 광범위하게 응용되고 있다.

이 책은 생명의 비밀을 좇는 한 여성 과학자의 성장기와 크리스퍼 유전자 편집 기술의 발전사를 능수능란하게 엮어내며, 21세기 생명과학의 시대로 독자들을 안내한다.

세상을 바꾼 한 여성 과학자에 관한

아주 특별한 이야기

“올해의 상은 생명의 코드를 다시 쓰는 것에 돌아갔습니다. 이 유전자 가위를 통해 생명과학은 새로운 시대로 접어들었습니다.” (614쪽, 스웨덴 왕립과학아카데미)

2020년 노벨 화학상은 여성 과학자 2명에게 돌아가면서 세계를 깜짝 놀라게 했다. 그 주인공은 바로 제니퍼 다우드나(Jennifer doudna)와 에마뉘엘 샤르팡티에(Emmanuelle Charpentier)였다. 둘은 2012년 박테리아가 바이러스로부터 자신을 방어하는 후천적 면역체계인 크리스퍼 시스템이 무엇으로 구성되어 있고 어떻게 작동하는지 세계 최초로 규명해냈다. 이 시스템은 곧 유전자 편집 기술(이하 ‘크리스퍼 유전자 편집 기술’ 또는 ‘크리스퍼 가위’)로 발전해, 암과 유전병 치료의 꿈에 공헌하고 있을 뿐 아니라 코로나19 백신 개발, 진단 및 치료 연구에도 널리 응용되고 있다.

이 책 『코드 브레이커』는 크리스퍼 연구의 선구자이자 노벨상 수상 여성 과학자 제니퍼 다우드나의 첫 공식 전기이다. 하지만 다우드나가 과학자로 성공하는 길은 그리 순탄하지 않았다. 그녀는 어린 시절 진학 상담 교사에게서 “여자가 무슨 과학을 한다고” 같은 업신여김을 받아야 했다. 과학자가 되고 나서도 수많은 ‘알파 수컷’ 경쟁자들 사이에서 존재감을 드러내고 연구 성과를 인정받으려 노력해야 했다.

“여성이 주 저자인 논문 600만 편을 조사한 2019년 연구에 따르면, …… 여성은 자신의 연구에 대해 긍정적이거나 홍보의 의미가 담긴 단어를 남성에 비해 21퍼센트 적게 쓴다. 그리고 어느 정도는 이러한 경향의 결과로, 이들의 논문이 인용될 확률이 10퍼센트 낮아진다.” (157~158쪽)

그래서 다우드나가 100여 년 정도 되는 노벨 화학상 역사상 여섯 번째 여성 수상자라는 사실은 의미가 크다. 『코드 브레이커』에는 여성이라는 이유로 감수해야 했던 편견을 이겨내고 세계적인 과학자로 성장하는 한 편의 경이로운 드라마가 펼쳐진다.

『스티브 잡스』 저자 월터 아이작슨은

왜 제니퍼 다우드나에 주목했는가

『코드 브레이커』는 세계적인 ‘천재 전문’ 전기 작가 월터 아이작슨이 2011년 『스티브 잡스』에 이어 10년 만에 쓴 현대 인물 전기다. 심지어 아이작슨은 다우드나가 노벨상을 수상하기 전부터 그녀를 이 책의 주인공으로 삼고 집필을 시작했다. 그는 왜 제니퍼 다우드나에 주목했을까?

“20세기 전반을 아우르는 첫 번째 혁명은 물리학이 이끌었다. …… 20세기 후반은 정보 기술의 시대였다. …… 이제 우리는 더 중요한 세 번째 시대, 생명과학 혁명의 시대에 돌입한 참이다. 유전자 코드를 공부한 아이들이 디지털 공부를 공부한 아이들에 합세할 것이다.” (12쪽)

실제로 미국에서는 과학 영재들이 생명과학, 유전공학, 의학에 지원하는 비율이 늘고 있다. 또한 시민과학자들과 바이오해커들이 자기 집 연구실에서 유전자 편집 키트를 가지고 생명을 재프로그래밍하고 그 과정을 전 세계 사람들과 실시간으로 공유하고 있다.

이런 생명과학의 시대를 열어젖힌 것이 바로 제니퍼 다우드나가 최초로 고안해낸 크리스퍼 유전자 편집 기술이다. 이것은 기존의 유전자 편집 도구들에 비해 비용이 저렴하고 제작이 간단하며 정확도와 효율성이 높다. 독자들은 이 책에서 앞으로 크리스퍼 가위가 만들어나갈 생물학과 의학의 미래를 엿볼 수 있다.

“크리스퍼 유전자 편집 기술은 우리 시대에 가장 멋진 과학적 혁신 중 하나다. 누구나 이 책을 통해 그 발견을 쉽게 이해할 수 있다. 심지어 나조차도 많은 것을 배웠다.” (빌 게이츠, 마이크로소프트 창업자)

위대한 과학적 발견은 어떻게 이뤄지는가

: 호기심과 협업의 힘

월터 아이작슨은 수많은 천재들의 삶을 다루면서 무엇이 혁신을 창출하는지 끊임없이 탐구해왔다. 그런 그가 이 책에서 주목하는 것은 다름 아닌 ‘호기심’이다. 실제로 크리스퍼 연구는 미생물학자들이 박테리아의 DNA에서 우연히 발견한 의문의 현상을 설명하려는 데서 시작되었다. 다우드나 역시 어린 시절 하와이 자연 속 미모사와 눈 없는 거미를 만나며 생명의 작동 원리를 탐구하는 과학자를 꿈꾸기 시작했다.

“무엇보다 나는 기초과학의 중요성을 알리고 싶다. 기초과학이란 호기심이 이끄는 탐구를 말한다. 연구 결과를 응용할 목적으로 시작된 학문이 아니라는 뜻이다. 그러나 자연의 경이로움에 대한 궁금증에서 시작된 연구가 때로는 예측하지 못한 방식으로 미래를 위한 혁신의 씨앗을 뿌리기도 한다.” (19쪽)

또한 오늘날 과학의 세계는 그저 한 명의 천재가 이끌지 않는다. 스티브 잡스는 자신의 최고 발명품으로 매킨토시나 아이폰이 아닌, 그런 제품을 만들어내는 팀을 꼽았다. 마찬가지로 크리스퍼 가위가 이끄는 생명과학 혁명 역시 훌륭한 팀워크에서 출발했다. 다우드나와 샤르팡티에 외에도 마르틴 이네크와 블레이크 비덴헤프트, 로돌프 바랑구와 필리프 오르바트, 엘리차 델체바와 크시슈토프 힐린스키, 에릭 손테이머와 루시아노 마라피니, 마라피티와 장펑 등의 공동 연구가 대표적이다. 그 밖에 데이터와 의견을 공유하는 크고 작은 랩들과 모임들이 생명과학의 최전선을 이끌었다. 저자는 창의적이고 열정적인 과학자들의 협업으로 관리되는 연구 생태계가 인류의 가장 위대한 발견을 촉진한다는 걸 분명하게 보여준다.

“과학 연구가 어떻게 이뤄지는지 섬세하게 포착한 이 책에는 실험실에서의 고군분투, 순간적인 영감, 소용돌이치는 창의성, 경쟁의식과 동료 의식, 그리고 이 모든 것을 초월하는 공통의 대의가 모두 담겨 있다. [이코노미스트]

우리는 스스로의 운명을 결정할 만큼 현명한가

: 유전자 조작과 도덕적 문제

“레즈비언 커플인 샤론 뒤셰노와 캔디 매컬로는 정자를 제공받아 아기를 임신하고자 했다. 두 사람 모두 농인으로, 이들은 청각 장애를 치료해야 할 질환이 아닌 자신의 일부로 여겼으며, 그 문화적 정체성을 공유할 아이를 원했다. 이에 그들은 광고를 내 선천적 청각 장애가 있는 정자 기증자를 찾았고, 결국 듣지 못하는 아기를 낳았다.” (455쪽)

『코드 브레이커』는 유전자 조작이 가져올 윤리적·사회적 문제에 대해서도 깊이 있게 다룬다. 위 사례에서 볼 수 있듯, 유전자를 바꾸는 문제는 도덕적으로 옳고 그름보다 훨씬 크고 중요한 물음으로 이어진다. 이것은 장애, 동성애, 인종 등의 개념을 근본적으로 다시 생각하게 만들 뿐 아니라 부모가 자녀의 인생에 어디까지 관여할 수 있는지, 그런 개입이 공정한지, 그렇게 해서 얻을 수 있는 행복은 바람직한 것인지 같은 심오한 질문들로 이어진다.

만약 우리에게 유전자를 안전하게 편집해 코로나19 바이러스에 면역을 갖게 하는 기술이 주어진다면, 이를 사용하는 게 잘못일까 사용하지 않는 게 잘못일까? 치료를 위한 편집은 괜찮지만 능력을 개선하기 위한 편집은 괜찮지 않다는 논리는 얼마나 타당한가? 공동체의 다양성을 해친다는 이유로 자녀의 유전자를 선택하지 못하게 정부가 막을 수 있을까? 반대로 허용한다면 어디까지 허용해야 하는가? 부모의 사회경제적 수준에 따라 유전적 격차가 생기고 그로 인해 불평등이 심화될 가능성은 없는가?

『코드 브레이커』는 흥미로운 사고실험과 실제 연구 사례, 인터뷰들을 통해 도덕적 가늠자에 포함될 일련의 원칙들을 세울 때 우리가 무엇을 숙고해야 하는지 구체적으로 보여준다. 그리고 무조건적인 찬성 또는 절대적 금지 사이에서 균형이 필요하다는 걸 역설한다.

“이제 우리는 유전자의 미래를 좌우할 힘을 가졌습니다. 실로 대단하고 두려운 능력이지요. 그러니 우리에게 주어진 힘을 존중하면서 조심스럽게 앞으로 나아가야 합니다.” (486쪽, 제니퍼 다우드나)

바이러스의 습격, 생명과학의 힘으로 극복하다

: 크리스퍼 유전자 편집 기술의 미래

사실 크리스퍼 연구는 경쟁이 치열한 분야 중 하나다. 그런 분위기를 보여주는 대표적인 사건이 다우드나 측(다우드나와 샤르팡티에, 버클리 대학과 빈 대학의 공동 특허)과 장 측(장과 브로드 연구소, MIT, 하버드와의 공동 특허) 간 특허권 분쟁이다. 이 분쟁은 크리스퍼 연구 분야에서 일종의 전선(戰線)을 그리며 아직도 결론을 맺지 못한 상태다.

하지만 코로나19는 이 생명과학 ‘전사들’ 간의 동지애를 되살리며 학문과 연구실 사이의 오랜 벽을 허물고 다같이 문제 해결에 참여하는 계기를 만들어주었다. 오늘날 모더나, 화이자 백신은 이런 변화 덕분에 팬데믹 1년여 만에 탄생할 수 있었다. 또한 크리스퍼 가위의 원리를 이용해 바이러스를 진단하는 가정용 키트나, 바이러스 유전자를 파괴해 그 활동을 억제하는 치료제도 세계 곳곳에서 활발히 연구되고 있다.

“코로나19와의 전쟁은 기존의 규칙에 따라 진행되지 않았다. 다우드나와 장펑의 지휘하에 대부분의 학교 연구소들은 자신들의 발견을 바이러스와 싸우는 모두와 공유했고, 이는 연구자들 간에, 심지어 국가 간에 더 큰 협업을 가능하게 했다. 그 결과 전 세계 과학자들이 코로나바이러스 염기 서열의 오픈 데이터베이스에 기여해 2020년 8월 말까지 3만 6000건이 입력되었다. 다우드나가 베이 에어리어에 있는 랩들을 한데 모아 만든 컨소시엄만 보아도, 만일 이들이 지식재산권 협의를 걱정해야 했다면 이렇게 빨리 뭉칠 수 없었을 것이다.” (619쪽)

전염병의 시대를 겪으면서 우리는 유전자 편집 기술과 생명공학의 가치를 재평가하게 되었다. 현명하게만 사용한다면 바이러스로부터 인류를 지켜줄 기술임을 직접 경험했기 때문이다. 이 기술과 지식에 신성을 위협한다거나 부자연스럽다는 낙인을 찍기 전에 긍정적이고 윤리적으로 사용될 기회를 주는 건 어떨까? 『코드 브레이커』는 위험과 기회, 희망이 혼재되어 있는 미래로 신중한 한발을 내딛을 수 있는 용기와 지혜를 선사한다. 

지은이 : 월터 아이작슨

세계적인 전기 전문 작가. 1952년 미국 뉴올리언스에서 태어나 하버드 대학교에서 역사와 문학을 공부했다. 워싱턴 D.C. 소재 초당파적 교육 및 정책 연구 기관인 애스펀 연구소 대표, CNN 회장, 《타임》 편집장 등을 역임했다. 《타임》이 발표한 ‘세계에서 가장 영향력 있는 100인’에 선정되었으며 현재 툴레인 대학교 역사학과 교수로 재직 중이다. 지은 책으로 『레오나르도 다빈치』, 『스티브 잡스』, 『이노베이터』, 『아인슈타인 삶과 우주』, 『벤저민 프랭클린 인생의 발견』 등이 있으며, 『코드 브레이커』는 그의 첫 번째 여성 전기다. 

옮긴이 : 조은영

어려운 과학책은 쉽게, 쉬운 과학책은 재미있게 옮기려는 과학도서 전문 번역가다. 서울대학교 생물학과를 졸업하고 서울대학교 천연물과학대학원과 미국 조지아 대학교 식물학과에서 석사 학위를 받았다. 『10퍼센트 인간』, 『오해의 동물원』, 『세상을 연결한 여성들』, 『뇌는 작아지고 싶어 한다』, 『문명 건설 가이드』, 『세상에 나쁜 곤충은 없다』, 『나무는 거짓말을 하지 않는다』, 『언더랜드』, 『새들의 방식』, 『생물의 이름에는 이야기가 있다』 등을 우리말로 옮겼다.

1부 생명의 기원

1장 하와이 힐로 | 2장 유전자 | 3장 DNA | 4장 생화학자가 되다 | 5장 인간 게놈 | 6장 RNA |

7장 꼬임과 접힘 | 8장 버클리

2부 크리스퍼의 발견

9장 반복 서열 | 10장 프리 스피치 무브먼트 카페 | 11장 크리스퍼에 뛰어들다 | 12장 요거트 메이커 | 13장 제넨테크 | 14장 다우드나 랩 | 15장 카리부 | 16장 에마뉘엘 샤르팡티에 | 17장 크리스퍼-Cas9 | 18장 2012년 《사이언스》 논문 | 19장 발표장에서의 결투

3부 유전자 편집

20장 인간 유전자 편집 도구 | 21장 경주 | 22장 장펑 | 23장 조지 처치 | 24장 장이 크리스퍼와 씨름하다

25장 다우드나, 등판하다 | 26장 대접전 | 27장 다우드나의 막판 질주 | 28장 회사를 세우다 | 29장 친애하는 친구 | 30장 크리스퍼의 영웅들 | 31장 특허

4부 크리스퍼의 활용

32장 치료 | 33장 바이오해킹 | 34장 DARPA와 안티크리스퍼

5부 공공 과학자

35장 도로의 규칙 | 36장 다우드나가 나서다

6부 크리스퍼 아기

37장 허젠쿠이 | 38장 홍콩 국제회의 | 39장 사회적 수용

7부 도덕적 문제

40장 레드 라인 | 41장 사고실험 | 42장 결정은 누가 내려야 하는가? | 43장 다우드나의 윤리적 여정

8부 전선에서 날아온 특보

44장 퀘벡 | 45장 유전자 편집 배우기 | 46장 다시, 왓슨을 생각하다 | 47장 다우드나가 왓슨을 찾아가다

9부 코로나바이러스

48장 전투 준비 명령 | 49장 진단 검사 | 50장 버클리 연구소 | 51장 매머드와 셜록 | 52장 코로나바이러스 검사법 | 53장 백신 | 54장 크리스퍼 치료제 | 55장 콜드 스프링 하버 가상 학술 대회 | 56장 노벨상