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1. Nobel prize

코로나19 팬데믹 초기 언론과 의료계는 ‘고령의 기저질환자’에게 이 질병이 특별히 위험하다는 말을 귀에 못이 박히도록 반복했다.¹⁾²⁾ 그리고 현재는 신속한 mRNA 백신 개발 덕에 이 엄청난 사태를 빨리 해결할 수 있었다고 말한다.³⁾ 

노벨 생리의학상을 주관하는 스웨덴 카롤린스카 연구소⁴⁾는 이런 공로를 인정하여 mRNA 백신 개발에 기여한 두 명의 연구자를 2023년 수상자로 선정했다.⁵⁾⁶⁾

노벨상은 학계의 위대한 발견이나 업적을 기리는 상으로 알려져 있으나 실상은 꼭 그렇지만은 않다. 물론 그런 의미가 없는 것은 아니다. 하지만 누군가 다른 학자의 학문적 성취를 검토하고 우열을 가려 최고를 뽑는다는 것 자체가 쉽지 않은 일이고 논란의 여지 또한 있다. 

그래서 노벨상은 이 상의 창시자인 알프레드 노벨의 유언에 따라 위대한 ‘발견’에 대해 수여하되, 그 발견이 ‘현시점’에서 인류에게 주는 ‘이익(benefit)의 크기’를 중요한 시상 기준으로 삼는다.⁷⁾⁸⁾

그러다 보니 노벨상 수상자와 그들의 연구 주제를 관찰하면 어떤 분야가 현재 인류에게 가장 큰 영향을 주고 있는지, 어떤 학문이 학계에서 가장 뜨겁게 각광받고 있는지, 또는 현대의 산업 자본이 어떤 분야에 집중적으로 투자하고 있는지를 역으로 유추할 수 있다.

흥미로운 사실은 코로나 사태 직전인 2019년 말 노벨 생리의학상이 '세포가 산소의 가용성을 감지하고 그에 적응하는 메커니즘'을 발견한 윌리엄 G. 케일린 주니어,⁹⁾ 피터 J. 랫클리프,¹⁰⁾ 그레그 L. 세멘자¹¹⁾에게 돌아갔다는 점이다.¹²⁾

수상자들은 체내의 산소 수준이 생리와 병리 즉, 건강과 질병을 가리는 기준이 되며, 산소를 소비하는 모든 세포는 체내 산소 수준을 감지하는 독립된 시스템을 가지고 있음을 입증했다. 그리고 세포가 이 시스템으로 유전자 발현을 제어하여 변화하는 체내 산소량에 적응하는 기전을 설명했다.¹³⁾

이러한 산소 감지 시스템¹⁴⁾은 인체가 정상적인 대사 및 면역반응을 유지하고 운동에 대한 적응력을 발휘하는 데 필수적이다. 우리 몸은 이 시스템을 이용하여 체내 산소 수준에 맞춰 적절한 양의 적혈구도 생산하고 새로 혈관도 만든다. 태중의 태아 또한 이 시스템 덕에 정상적인 태반 형성과 단계적 발달이 가능하다.¹⁵⁾

이들의 산소에 대한 연구는 1990년대 초부터 2010년대 초반까지 활발히 이어졌다.^16)17)18) 그런데 이들의 수상이 전 인류가 마스크를 쓰고 운동과 야외 활동을 자제하여 체내 산소 유입을 일부 제한하기 시작했던 2020년 직전에 이루어졌다는 사실은 내게 적잖은 충격을 줬다.¹⁹⁾

2021년 수상자인 데이비드 줄리어스²⁰⁾와 아뎀 파타푸티언²¹⁾이 발견한 ‘온도에 반응하는 인체의 센서’²²⁾도 추위 즉, 저온 스트레스가 호흡기 세포의 손상과 연관이 있다는 측면에서 코로나19 팬데믹과 무관하지 않다.²³⁾²⁴⁾ 

인간의 냉온(冷溫) 감각과 촉각은 생존에 필수적이며, 환경과의 상호작용을 뒷받침한다. 수상자들은 우리가 당연하게 여겼던 이런 감각의 신경 자극(nerve impulse) 기전을 규명했다.²⁵⁾

초등학생에게 언제 감기에 걸리느냐고 물어보면 열에 여덟은 ‘추울 때’라고 답한다. 하지만 의료계는 감기를 포함한 호흡기의 질병이 바이러스 등 병원체의 감염에 의한 것이고²⁶⁾ 추위 등 환경적 요인은 호흡기 질환과 무관하다는 관점을 유지해 왔다.^27)28)29)

이미 1973년 극심한 일교차로 발생하는 남극의 감기 환자에 대한 논문이 출판되었음에도³⁰⁾ 언론과 대학병원의 홈페이지에 ‘남극에는 감기 바이러스가 없어 감기 환자도 없으며 감기는 추위와 관계가 없다.’는 내용이 실릴 정도이니³¹⁾³²⁾ 한번 패러다임³³⁾이 결정되면 상식(常識)을 버리고 이론을 따르는 의료계의 관성은 실로 대단하다.

최근 기후 문제가 세간의 이슈가 되어서일까? 2000년대 이후로는 환경변화 특히 차가운 온도가 호흡기 건강에 좋지 않은 영향을 미친다는 외국 논문과 기사를 많이 찾을 수 있다.^{34)35)36)37)38)}

사실 이보다 더 중요한 것은 ‘과연 추위가 직접 호흡기 손상을 유발할 수 있는가?’와 ‘만약 그것이 가능하다면 지금까지 원인이라고 지목해 온 바이러스는 호흡기 질환과 어떤 관계가 있는가?’의 문제인데, 관련 내용은 후에 다룰 예정이다.

2022년 수상자인 스반테 페보³⁹⁾ 교수의 ‘미토콘드리아 DNA 분석을 통한 인간 진화 연구’ ⁴⁰⁾또한 코로나19 팬데믹과 관련하여 시사하는 바가 크다.

이견이 없는 것은 아니나,^41)42)43) 주류 학계는 호흡을 통해 흡입한 산소의 95%를 미토콘드리아에서 소비하고⁴⁴⁾ 미토콘드리아 DNA는 모계를 통해서만 유전된다는 가설45)46)을 수용하고 있다.

성숙한 난자에는 10~60만 개의 미토콘드리아가 있고,⁴⁷⁾ 미토콘드리아 내부엔 독자적인 DNA가 있다.⁴⁸⁾ 정자와 난자가 수정되어 세포분열을 시작하면 정자와 함께 들어온 소수의 미토콘드리아는 제거되고,⁴⁹⁾⁵⁰⁾ 난자 속에 있던 수많은 미토콘드리아가 분열된 세포 안에도 계속 존재하여 후대에 전달된다는 것이 미토콘드리아 DNA 유전 가설이다.

이렇게 전달된 미토콘드리아 DNA는 핵 DNA에 비해 유전 정보의 보호 및 복구 시스템이 부족하여 인체 내외의 환경 변화에 따라 돌연변이가 쉽게 발생한다.⁵¹⁾⁵²⁾ 그 결과 하나의 세포 안에도 다른 DNA를 가진 미토콘드리아가 존재할 수 있으며, 심지어는 하나의 미토콘드리아 내에도 동일하지 않은 DNA 사본이 존재할 수 있다.⁵³⁾

인간이 호흡하는 대기의 오염 물질도 미토콘드리아 DNA에 영향을 줄 수 있고, 마시는 공기의 산소 수준도 미토콘드리아 DNA에 변이를 유발한다. 그렇다 보니 미토콘드리아 DNA를 분석하면 대기 환경 변화에 따른 인류의 적응 과정 및 진화 과정, 그리고 인류 수명의 변화 또한 추정할 수 있다.^{54)55)56)57)58)}

===================(13편에 계속)

[참고문헌]

1) https://www.ksid.or.kr/rang_board/list.html?num=5402&start=1510&code=notice3

대한 감염학회, 보건의료종사자의 동절기 2가백신 접종률 높여서 기저질환자 보호하고 의료공백을 최소화해야 합니다.

2) https://www.medicaltimes.com/Main/News/NewsView.html?ID=1139731 

코로나 사망자 227명 분석해보니...고혈압·당뇨병·폐질환順

3) https://www.wbridge.or.kr/platform/careersport/info/selectTrendDetail.do?ntt_sn=447

[기획] 코로나19 이후 mRNA 연구

4) https://en.wikipedia.org/wiki/Karolinska_Institute

카롤린스카 연구소

5) https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2023/press-release/

2023년 노벨 생리의학상, 카탈린 카리코, 드류 와이즈만

6) https://www.donga.com/news/Inter/article/all/20231002/121469087/1

노벨 생리의학상 mRNA 백신 개발자 공동수상…“코로나 종식 기여”

7) https://en.wikipedia.org/wiki/Nobel_Prize_in_Physiology_or_Medicine

노벨 생리의학상

8) https://www.nobelprize.org/alfred-nobel/full-text-of-alfred-nobels-will-2/

알프레드 노벨의 유언장 전문

9) https://en.wikipedia.org/wiki/William_Kaelin_Jr.

윌리엄 케일린 주니어

10) https://en.wikipedia.org/wiki/Peter_J._Ratcliffe

피터 J. 랫클리프

11) https://en.wikipedia.org/wiki/Gregg_L._Semenza

그렉 L. 세멘자

12) https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2019/summary/

2019년 노벨 생리의학상, 윌리엄 G. 케일린 주니어, 피터 J. 래트클리프 경, 그렉 L. 세멘자

13) https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S007961070500057X

체내 산소 감지

14) https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11181957/

세포의 산소 감지 기전

15) https://www.ibric.org/myboard/read.php?Board=news&id=309484

[바이오토픽] 2019 노벨 생리의학상 수상자

16) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC46495/

저산소증에 대한 전사 반응에서 저산소증 유발 인자 1(HIF-1)의 일반적인 관련성.

17) https://www.nature.com/articles/nrc1187

암 치료를 위한 HIF-1 표적화

18) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3010308/

HIF 1: 미토콘드리아 대사의 조절인자 및 허혈 전조건화의 매개인자

19) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7680809/

세포가 산소를 감지하는 방법 발견, 2019년 노벨 생리의학상 수상

20) https://en.wikipedia.org/wiki/David_Julius

데이비드 줄리어스

21) https://en.wikipedia.org/wiki/Ardem_Patapoutian

아뎀 파타푸티언

22) https://gifted.kaist.ac.kr/bbs/board.php?bo_table=newsletter&wr_id=18

2021년 노벨 생리의학상, 온도와 기계적 감각에 대한 수용체 발견

23) https://link-springer-com-ssl.openlink.inha.ac.kr/article/10.1007/s00484-015-1116-5

저온 스트레스는 급성 폐 손상의 LPS 유발 마우스 모델에서 염증 반응을 악화시킵니다

24) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4786528/

저온 스트레스는 A549 세포에서 TRPA1 활성화를 통해 활성 산소종 형성을 증가시킵니다.

25) https://www.ibric.org/myboard/read.php?Board=news&id=335139&rtpath=main

​[바이오토픽] 2021년 노벨생리의학상 수상자

26) http://www.snuh.org/health/nMedInfo/nView.do?category=DIS&medid=AA000002

서울대학교병원, 의학정보, 감기

27) https://news.sbs.co.kr/news/endPage.do?news_id=N1003997111

[라이프] 감기의 오해 ② 추위와 관계 없는 감기…왜 겨울에 환자 많나?

28) http://www.mdon.co.kr/news/article_print.html?no=18608

감기에 관한 속설들

29) https://m.health.chosun.com/svc/news_view.html?contid=2021022500846

[소소한 건강상식] 춥게 입으면 정말 감기 걸릴까?

30) https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/B9780433081555500169

남극 대륙의 일반적인 감기 역학

31) https://chuncheon.hallym.or.kr/hallymuniv_sub.asp?left_menu=left_health&screen=ptm802&Health_No=42

한림대학교 춘천성심병워. 감기 “치료하면 7일, 치료 안하면 일주일”

32) https://www.seoul.co.kr/news/2006/12/15/20061215024003

감기 너무 추우면 안걸린다…거짓? 진실!

33) https://en.wikipedia.org/wiki/Germ_theory_of_disease

Germ theory of disease

34) https://link.springer.com/article/10.1007/s00705-017-3334-0

추위에 노출되면 인터페론으로 인한 항바이러스 방어가 손상됩니다

35) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7116927/

바이러스성 급성 호흡기 감염의 계절성과 선택적 경향

36) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6031196/

추위가 호흡기에 미치는 영향과 그에 따른 호흡기의 건강

37) https://www.nature.com/articles/s41598-018-28466-y

추운 날씨는 특히 천식, 알레르기비염 환자의 호흡기 증상과 기능 장애를 증가시킵니다.

38) https://time.com/6228727/cold-weather-health-risks-winter/

추운 날씨는 인체에 ​​위험할 수 있습니다. 이번 겨울이 걱정된다 전문가들

39) https://en.wikipedia.org/wiki/Svante_P%C3%A4%C3%A4bo

스반테 페보

40) https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2022/summary/

2022년 노벨 생리의학상, 스반테 페보

41) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3594552/

미토콘드리아 품질 관리 및 자가포식과 세포 생물에너지학의 통합

42) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7142097/

핵-미토콘드리아 DNA 세그먼트는 인간의 부계 유전 미토콘드리아 DNA와 유사합니다.

43) https://www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.1810946115

인간 미토콘드리아 DNA의 양부모 상속

44) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK54110/

조직 산소화의 조절. 6장 조직가스 수송

45) https://www-nature-com-ssl.openlink.inha.ac.kr:8443/articles/s41588-023-01505-9 인간 미토콘드리아 DNA의 모계 유전에 대한 분자적 기초

46) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3518432/

모계 미토콘드리아 DNA 유전

47) https://embryo.asu.edu/pages/mitochondrial-dna-mtdna

미토콘드리아 DNA(mtDNA)

48) https://www.genome.gov/genetics-glossary/Mitochondrial-DNA

미토콘드리아 DNA

49) https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167488913001092?via%3Dihub#bb0035

부계 미토콘드리아 DNA를 제거하기 위한 다양한 메커니즘에 의한 미토콘드리아 DNA의 모계 유전

50) https://www.tandfonline.com/doi/full/10.4161/auto.19243

미토콘드리아 DNA의 모계 유전

51) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC383514/

동물 미토콘드리아 DNA의 급속한 진화.

52) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3757997/

미토콘드리아 돌연변이

53) https://www.nature.com/scitable/topicpage/mtdna-and-mitochondrial-diseases-903/#

미토콘드리아 DNA와 미토콘드리아 질병

54) https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.0136972100

자연 선택은 인간의 지역적 mtDNA 변이를 형성했습니다.

55) https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0888754306003235#bib4

인간 미토콘드리아 DNA 진화에서 기후의 역할: 재평가

56) https://www.science.org/doi/abs/10.1126/science.1088434

인간 mtDNA의 지역적 변이에 대한 정제 및 적응 선택의 효과

57) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3091523/

미토콘드리아 호흡에 의한 수명 조절: HIF-1과 ROS 연결

58) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6941438/

미토콘드리아 DNA: 후성유전학과 환경