게놈 프로젝트가 우리에게 미칠 영향(미래과학연구소)

최근에 일반인들이 생물학 및 생명공학에 관하여 가장 많이 접하는 말이 '게놈 프로젝트'일 것이다. 하지만, 이에 수반되는 기초 지식에 대해서는 언급하는 곳이 그리 흔하지 않은 것 또한 사실이다. 여기에서는 '게놈프로젝트'에 대한 전반적인 기초사항와 그 계획의 완료에 따른 영향을 살펴보고자 한다.

얼마 전에 우리 나라를 방문했던 '제 3의 물결'의 작가 앨빈 토플러는 다음 '제 4의 물결'은 인터넷을 이용한 디지털과 생명공학에 의한 혁명이 될 것이라고 예측했다. 20세기 기계, 전자분야 등 기술문명의 발달은 우리의 삶 자체를 바꾸어 놓았을 뿐 아니라 생물학의 기반마저도 뿌리 채 바꾸어 놓았다. 예를 들어, 각 생물 조직의 관찰이 가능한 초정밀 전자 현미경의 등장은 세포의 조직 관찰에 머물렀던 생물학을 염색체의 구조뿐 아니라 분자의 구조마저 파악할 수 있게 하였으며, 각종 정밀분석 기기의 발달은 우리에게 익숙지 않은 ng(10-9g) 단위의 물질을 다룰 수 있는 힘을 주었다. 이에 힘입어 과학자들은 과거와는 다른 방식으로  접근하여 생물체를 이루는 분자적인 구조에까지 그 연구범위를 넓히게 되었다.

생물학은 1953년 왓슨과 크릭이라는 두 젊은 과학자에 의해서 생물체의 유전 전달 물질인 DNA의 구조가 밝혀지면서 새로운 전기를 맞이하게 되었으며, 모든 생명현상이 DNA에 암호화되어 있는 유전자와 유전자에서 발현되는 단백질에 의해서 조절됨을 알고 유전자에 대한 연구가 진행되었는데, 특히 1983년 헌팅턴병(주1), 1987년 근디스트로피(주2) 등의 유전병을 일으키는 유전자가 실제로 확인된 후, 여러 가지 병(특히, 유전병)의 발생이 유전자의 변이에 의해 일어남을 알게 되면서 각 유전자를 만드는 암호가 담겨있는 DNA의 서열을 확인하려는 작업에 활기를 띄게 되었고, 이에 따라 생명체의 DNA의 서열을 모두 밝히려는 계획이 수립되었는데, 이것이 바로 '게놈프로젝트'이다.

'게놈'이란 한 생명체가 가지고 있는 전체 DNA를 말하는 것이며, '게놈'이란 용어는 'gene'과 'chromosome'의 합성어인 'genome'을 독일식으로 발음한 것으로 우리 나라에서는 '유전체'라는 용어로 통일하여 사용하고 있다. 따라서 '게놈프로젝트'란 생명체의 DNA서열을 모두 밝혀내려는 것이다. 다만 여기서는 이 글의 성격상 '인간게놈프로젝트'를 '게놈프로젝트'라고 칭하겠다.
DNA의 서열을 밝힌다는 것은 DNA를 이루는 물질인 당, 인, 염기(주3)중 염기의 서열을 알아낸다는 것인데, 이는 DNA를 이루는 단위(nucleotide)에서 당과 인은 항상 같은 형태로 존재하는 반면 염기는 4가지의 다른 종류로 이루어져 있기 때문이며, 유전자의 특성은 각기 다른 염기의 서열에 의해 결정된다. 따라서 DNA상의 염기 서열을 밝혀내는 사업을 궁극적으로  '게놈프로젝트'라 할 수 있다.

'게놈프로젝트'는 다양한 생물체에 대해서 연구 중에 있다. 1995년 감기 바이러스인 'H. influenza'의 게놈프로젝트가 완료된 것을 시점으로 이미 37종의 미생물체에 대한 게놈 프로젝트가 끝난 상황이며, 현재 가장 관심을 끌고 있는  '인간게놈프로젝트'는 1990년 미정부 산하 기구인 '미보건원'과 '미에너지성'에서 자본을 대고, 미국, 일본, 영국, 프랑스 등의 국가에서 국제적인 협의 하에 공동연구로 진행되었으며, 2005년까지 완료를 목표로 한 개의 염기 서열당 1달러씩 30억달러에 해당하는 투자계획을 수립하였으나, 최근에 미국의 벤처기업인 셀레라의 등장으로 경쟁이 가속화되어 올해 안에 조기완료하기에 이르렀으며, 이 계획을 통해서 얻어지는 모든 정보를 공개하기로 하였다. 일부 염색체의 서열은 이미 발표되었는데, 인간이 지니고 있는 23개의 염색체 중 22번 염색체는 이미 분석작업이 종료되었으며, 5, 16, 19번 염색체에 대한 분석작업은 다음달에 완료될 예정이다. 하지만, 이러한 분석 작업으로  올해를 기점으로 모든 서열을 완벽하게 아는 것은 아니고, 군데군데 읽지 못한 부분이 있는 미완성 작으로 약 90%이상의 서열을 밝혀내는 것이며, 실제 완벽한 DNA 서열은 2003년에 다시 발표될 예정이다(주4).

이와 같은 '게놈프로젝트'는 크게 두 가지 방법으로 이루어져 왔는데, 하나는 인간의 DNA를 10배로 준비해서 작은 단위의 절편으로 자른 다음, 이 절편들을 순서대로 맞추어 늘어놓고(과학자들은 염색체지도를 만든다고 표현한다)순서대로 서열을 읽는 방법과, 다른 하나는 인간의 DNA를 무작위로 자른 다음 무작위로 자른 절편의 서열을 무조건 읽은 후 그림 조각 맞추듯이 서열을 끼워 맞추는 방법이다. 미정부 주도의 '게놈프로젝트'는 전자의 방법으로 진행되었으나, 셀레라라는 민간 벤처 회사에서 슈퍼컴퓨터의 등장과 퍼킨엘머라는 회사에서 개발한 자동 DNA서열 분석기의 등장에 힘입어 후자의 방법을 사용하여 그 기한을 4년 가까이 앞당기게 되었으며, 이에 자극을 받은 미정부 주도의 게놈사업단 역시 초안(주4)의 발표기한을 앞당기기에 이르렀다.

그렇다면 이 '게놈 프로젝트'가 가져올 변화는 무엇일 것인가?
많은 이들이 여기에 대해서 궁금증을 가지고 있을 것이다.
우선 '게놈프로젝트'가 끝나게 되면 인간의 유전자를 암호화하고 있는 30억개의 염기서열로 만들어진 긴 DNA서열에 대하여 알게 되는데, 이 DNA서열이 모두 유전자를 암호화하고 있는 것은 아니고, 이들 중 약 5%가량만이 실제 유전자를 이루고 있는 암호들이므로, 과학자들은 이들 중 어느 부분이 유전자를 암호화하고 있는지를 확인해야 할 것이다. 그 다음으로 진행될 일은 DNA서열에 들어있을 약 10만개의 유전자에 대한 기능분석이다. 물론, 유전자들에 대한 기능분석은 전혀 이루어지지 않은 것은 아니고, 과거로부터 진행 중에 있는 상황이지만, '게놈프로젝트'가 종료되면, 거의 모든 암호를 알게 되므로 대량적인 분석이 가능하고, 이를 통해 유전자상호간의 연관성을 알아 낼 수 있을 뿐 아니라, 그 유전자에 의해 나타나는 산물의 변화마저 알게되므로 유전자 기능에 대한 연구는 가속화 될 수밖에 없다.
따라서, '게놈프로젝트'의 종료로 인간은 지금까지 인류의 불가침지역이었던 생명체의 신비가 담긴 상자를 열 수 있는 만능열쇠를 손에 거머쥐게 되는 것이다.
물론 이들의 모든 기능을 밝혀내는데는 약 20년 가까운 세월이 요구될 것이라고는 하나 '게놈프로젝트'의 완성이 앞당겨졌듯이 모든 유전자들에 대한 분석 역시 매우 앞당겨질 것은 자명한 일이다.
그럴 경우 인류는 지금까지와는 다른 새로운 세상을 맞이하게 될 것이다.
암과 같은 각종 질병(특히, 유전병)의 퇴치는 물론이고, 대머리, 이상비만과 같은 외모를 조기에 치료할 수도 있을 것이며, 경찰은 범죄 현장에서 한 방울의 혈흔을 이용하여 범인을 색출해 낼 수 있을 것이고, 각 개인은 자신의 장기가 손상하였을 때를 대비하여 각 개인에게 맞는 장기를 인공적으로 만들어 놓을 수도 있으며, 감기 약을 지을 때조차 자신의 몸에 부작용이 없는 자신만의 약을 만들어서 복용하게 될 것이며, 장차 자신의 몸에 어떠한 병적 위험이 닥칠 것인지를 미리 알아서 이에 대비할 수도 있을 것이다. 특히, 지난달에 게놈 프로젝트가 끝난 쌀의 경우 각국에서 이미 알려진 서열을 바탕으로 연구를 통해 새로운 종을 내놓았는데, 각가지 색이 있는 것은 물론이거니와 특정 영양분이 많이 공급할 수 있도록 만든 쌀도 있다.
그렇다면, 과연 '게놈프로젝트'가 우리에게 위와 같은 청사진만을 줄 것인가?
결론은 반드시 그런 것만은 아니라는 것이다. 미정부에서는 이미 이 문제에 대해서 '게놈프로젝트'의 총 사업비 중 5%를 투자하여 충분한 검증을 해 오고 있다. 특히, '게놈프로젝트'의 종료와 함께 더욱 활기차게 될 전망이나 아직 우리 나라에서는 이에 대한 논의가 미미한 실정이다. '게놈프로젝트'종료에 우려하는 주요 논제들은 윤리적, 법적, 사회적인 측면에서 폭넓게 나오고 있으며 이 중 주요 논제는 다음과 같다.
첫째, 얻어지는 유전정보를 이용한 개인 자료의 철저한 보호다. 이는 '게놈프로젝트'에 자신의 DNA를 분석용으로 제공했던 사람 뿐 아니라, 앞으로 밝혀지는 개개인의 정보로서, 개인의 신상을 위해서 반드시 보호되어야 한다. 실제 작년 미국에서 신입사원 채용이나, 보험가입시 유전적으로 간암을 일으킬 요인이 많을 것이라는 것을 안 회사가 고용 및 접수를 거부한 사례도 있었다. 또한 개인정보나 유전정보를 상업적으로 이용할 시에는 많은 윤리적인 논란거리가 제공될 것이다.

둘째, 정치적, 사회적 악용을 막는 것이다. 유전자간에 분명히 존재할 인종적 차이점을 이용하여 제 2의 인종차별이 나올 수도 있으며, 같은 민족간에도 계층이 형성될 우려가 있다.

셋째, 정상과 비정상 구분의 모호성이다. 유전적 다양성을 옳고 그름으로 판단하여, 다양성을 무시하고, 흑백논리로 발전해 버릴 가능성이 있다는 것이다.

넷째, 유전자의 무분별한 변형 및 향상이다. 예를 들어 사는데는 지장이 없으나 있을지도 모를 부작용을 감안하고 키를 크게 한다든지, 머리를 금발로 만든 다든지 하는 경우가 해당된다. 또한, 신체적인 병이나 문제점을 판단할 수 있는 기준마저 모호하며, 이는 국가별로도 매우 다양하다.

 다섯째, 유전정보가 효용 있는 곳에 제대로 사용되는 가이다. 인류의 번영을 위해 사용되어야 할 유전정보가 생물을 살상하는 생물학적 무기개발에 이용되는 것을 들 수 있다.

여섯째, 유전자를 이용한 생물체 혹은 인류의 통제다. 이는 생물체의 행동과 생각을 유전자가 제어, 조절함으로 유전자를 조작 시 이를 이용한 특정 부류의 생명체와 인류의 통제할 수도 있다는 가능성이다.
위와 같은 문제점들은 다가올 바이오시대에 묵과해서는 안 될 심각한 문제점들로, 인류는 이에 대한 대비를 철저히 해야하고, 이러한 문제점들을 보완하여야 할 것이며, 인류의 번영을 위해 이 지식과 기술을 사용할 수 있는 힘이 갖추어 졌다고 확신을 가질 때야 우리가 이룩한 또 하나의 혁명을 누릴 수 있게 될 것이다.

(주1) 중, 장년 층에서 일어나는 뇌 및 중추 신경조직상의 퇴행성 질병(주2) 근 위축이나 운동기능 장애를 일으키는 유전병
(주3) 아데닌(A), 시토신(C), 티민(T), 구아닌(G)의 4종류가 있으며, DNA를 이루는 각 단위(Nucleotide)마다 하나씩 들어가 있다.
(주4) 미정부 주도의 게놈프로젝트는 전체 DNA서열을 여러 차례 읽어 정확한 서열을 발표할 예정이었으나, 약 90%만 완료 후 그 결과를 조기 발표한다고 한다.