버넷:클론선택설 이란? 1960년 노벨 생리의학상 해설
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프랭크 맥팔레인 버넷은 왜 1960년 노벨상을 받았을까요?
대부분의 사람들에게 유명한 호주 과학자를 한 명 대보라고 하면, 아마 페니실린을 실제로 쓸 수 있는 약으로 개발한 공로로 알렉산더 플레밍, 에른스트 체인과 함께 1945년 노벨 생리의학상을 공동 수상한 하워드 플로리를 떠올릴 거예요. 어쩌면 1996년 노벨 생리의학상을 수상한 피터 도허티, 혹은 좀 더 최근이라면 2009년 노벨 생리의학상을 수상한 엘리자베스 블랙번을 꼽는 사람도 있을 겁니다. 하지만 프랭크 맥팔레인 버넷이라고 답하는 사람은 훨씬 드물 겁니다 — 그런데 이건 명백한 저평가입니다. 그의 아이디어는 지금도 현대 면역학의 밑바탕 곳곳에 조용히 스며들어 있습니다.
버넷은 면역계가 "나"와 "내가 아닌 것"을 어떻게 구별하는지를 밝혀냈습니다. 이 구별을 이해하는 것이야말로 장기이식이 애초에 가능할 수 있었던 이유이자, 현대 암 면역치료의 이론적 토대의 일부이기도 합니다.
위 투표에 참여해 보세요. 아마 버넷이라는 이름이 가장 낯설게 느껴지실 거예요. 이 글을 다 읽고 나면, 어쩌면 가장 익숙한 이름이 되어 있을지도 모릅니다.
바이러스학자에서 면역학자로
버넷은 1899년 빅토리아주의 작은 마을 트라랄곤에서 태어나, 멜버른 대학교에서 의학 교육을 마쳤습니다. 그는 타고난 임상의는 아니었어요 — 동료들은 그가 그 일에 필요한 대인관계의 따뜻함이 부족했다고 회고했죠 — 그래서 1923년 월터 앤 엘리자 홀 연구소(WEHI)가 병원 자리 대신 실험실 연구직을 제안했을 때, 그것이 오히려 그에게 딱 맞는 자리였던 셈입니다.
런던에서 추가 연수를 받은 뒤, 버넷은 1930년대와 40년대 내내 바이러스학자로서 대단한 명성을 쌓았습니다. 1944년에는 WEHI 소장이 되어 이후 20년간 그 자리를 지켰어요. 그런데 그는 동료들조차 의아해할 결정을 내립니다 — 연구소의 바이러스 연구를 점차 축소하고, 거의 전적으로 면역학 쪽으로 방향을 틀기 시작한 것이죠. 훗날 그의 뒤를 이어 소장이 된 구스타프 노셀은 1957년 WEHI에 합류할 당시 "세계 최고의 바이러스학자" 밑에서 일하게 될 거라 기대했지만, 정작 그를 유명하게 만든 바로 그 프로그램을 스스로 해체하고 있는 버넷을 발견하게 됩니다.
이 전환은 버넷을 이후 그의 남은 경력 전체를 규정하게 될 질문으로 이끌었습니다 — 면역계는 자신의 세포는 공격하지 않으면서도, 필요한 거의 무한한 종류의 항체를 어떻게 만들어내는 것일까?
클론선택설: 면역학을 다시 쓴 이론
당시 면역학의 주류 이론은 항체가 마주친 외부 침입자의 모양에 맞춰 직접 형태를 갖춘다는 것이었습니다 — 마치 몸이 병원체에 꼭 맞는 열쇠를 그때그때 깎아내는 것처럼요. 버넷은 이와 완전히 다른 것을 제안했습니다 — 몸은 이미 방대한, 미리 존재하는 면역세포 라이브러리를 갖고 있으며, 각 세포는 한 번도 마주친 적 없는 특정 표적을 인식하도록 무작위로 미리 만들어져 있다는 것이었죠. 그 세포 중 하나가 마침 일치하는 침입자를 만나면, 스스로 형태를 바꾸는 게 아니라 증식합니다 — 그 하나의 위협과 싸우기 위한 군대로 스스로를 복제해내는 것이죠.
1957년에 발표되고 2년 뒤 한 권의 책으로 확장된 이 아이디어는 **클론선택설(clonal selection theory)**이라는 이름으로 알려지게 됩니다. 이 이론은 면역계가 특정 침입자와 싸우는 방식뿐 아니라 — 무엇보다 중요하게도 — 몸 자신의 조직을 공격하지 않는 이유까지 설명해주었습니다. "자기(self)"를 공격할 세포들은 애초에 증식할 기회를 얻기 전에 초기 단계에서 제거되거나 억제된다는 것이었죠.
노벨상: 후천성 면역 관용
버넷의 이론적 작업은 결국 그에게 1960년 노벨 생리의학상을 안겨준 발견으로 직접 이어졌습니다. 이 상은 영국의 생물학자 피터 메더워와 공동 수상했으며, 수상 사유는 "후천성 면역 관용(acquired immunological tolerance)의 발견"이었습니다.
핵심 아이디어는 이렇습니다 — 면역계는 태어날 때부터 무엇이 "자기"인지 알고 있는 게 아닙니다. 발달 초기의 결정적인 시기 동안 그 구별을 학습하는 것이죠. 메더워의 실험은 버넷이 이론적으로 제시했던 바를 확인해주었습니다 — 그 초기 시기에 외부 세포가 도입되면, 몸은 나중에 그 세포를 침입자로 공격하는 대신 받아들이도록 훈련될 수 있다는 것이었어요.
이는 그 이후 성공적으로 이루어진 모든 장기이식의 이론적 토대입니다. 버넷과 메더워의 연구 이전에는 거부반응이 제대로 이해되지 않는 수수께끼였습니다. 그 이후로는, 원칙적으로 해결 가능한 문제가 되었죠.
하나의 상보다 더 큰 유산
버넷은 WEHI에서 59년을 보내며, 이 연구소를 소박한 병리학 실험실에서 면역학 분야의 세계적 리더로 탈바꿈시켰습니다 — 그리고 그가 세운 이 연구소는 이후 수십 년에 걸쳐 두 명의 래스커상 수상자, 도널드 메트칼프와 자크 밀러를 더 배출하게 됩니다. 두 사람 모두 버넷이 처음으로 연구소가 진지하게 다뤄야 한다고 주장했던 바로 그 면역학적 질문들에서 뻗어 나온 아이디어들을 연구했습니다.
그는 플로리(Florey)나 도허티(Doherty)만큼 대중에게 익숙한 이름은 아닐지도 모릅니다. — 그의 이름을 딴 버넷 연구소(Burnet Institute)가 있는 멜버른에서조차, 그 앞을 지나는 대부분의 사람들은 왜 이 이름이 붙었는지 설명하지 못할 것입니다. 하지만 장기이식 의학부터 암 면역치료, 자가면역질환 치료에 이르기까지, 면역계와 관련된 현대의 거의 모든 획기적 발전은 버넷이 수십 년 앞서 밀어붙인 이론적 전환 위에 서 있습니다.