고등과학원 랜디 셰크먼 석좌교수 인터뷰

2013년 노벨생리의학상 수상자

고등과학원(원장 천진우)은 노벨상 수상자 선정 주간을 맞이해 2013년 노벨생리의학상 수상자 랜디 셰크먼(Randy Schekman) 교수 등 4명의 과학자문위원을 초청해 10월 5일부터 7일까지 3일간 노벨석학 강연 및 자문회의를 진행했다. 랜디 셰크먼 교수는 UC 버클리대 분자 및 세포생물학과 교수이자, 2016년부터 6년째 우리 대학교 석좌교수로 재직하고 있다. 

Q. 2013 노벨생리의학상 수상 관련 연구 및 중요성에 대해 대중들에게 짧게 설명 부탁드립니다.

세포의 단백질이 제대로 기능하기 위해서는 세포 내 특정 소기관 또는 세포 바깥으로 정확하게 이동돼야 합니다. 저는 yeast 모델에서 유전학과 생화학적 접근법을 융합해 이 프로세스를 연구했습니다. 이를 통해 단백질 패키징 및 운반 과정에 관여하는 다양한 유전자와 단백질의 정체를 규명하고, 그들의 기능을 이해해 단백질 포장/수송 과정을 더 깊게 이해할 수 있게 됐습니다. 또한 yeast의 단백질 운반 과정이 인간 세포에서도 동일하게 일어난다는 것을 발견했을 때, 실리콘 베이의 생명공학 기업들은 이 발견을 응용해 인간 인슐린을 대량으로 생산하고자 했습니다. 나는 이들을 도와 yeast에서 인간용 인슐린을 정확하게 포장 및 운반할 수 있도록 유전자 공학 기술을 개발했고, 이제 인간 재조합 인슐린의 세계 공급량의 1/3이 yeast에 의해 생산됩니다. 이는 제 연구가 사회에 가장 큰 영향을 끼친 좋은 응용 사례일 것입니다. 저는 아주 근본적이지만 중요한 기초과학적 발견은 종례에는 실제 사회에 도움이 되는 방향으로 적용될 것이라고 믿습니다.

Q. 노벨상 수상이 가능했던 가장 중요한 개인적, 환경적 요인은 무엇이었을까요?

첫째로, 제게 훌륭한 가르침을 주신 뛰어난 스승들이 있었습니다. 저에게 가장 중요한 멘토는 제 박사과정 지도 교수님이자 노벨상 수상자이셨던 스탠퍼드대의 Arthur Kornberg였습니다. 최고의 생화학자였던 Kornberg 교수님으로부터 저는 복잡한 생물학적 과정을 생화학적으로 분리하고 단백질 및 다른 생명 물질들로 정제해 이들이 함께 작용하고 필요한 기능을 수행하는 방법을 연구하는 법을 배웠습니다. 이때 배운 것을 바탕으로 저는 유전학과 생화학을 결합해 이전에 아무도 시도하지 않은 방향으로 단백질 운반을 연구할 수 있었습니다. 

둘째로 중요한 분들은 UC 버클리의 선배 그리고 동료 교수진이었습니다. 그들과 함께 일하며 동료애를 배웠고 서로를 존중하며 함께 일하는 방법을 배웠습니다.

마지막으로 저의 연구를 가능하게 해 준 훌륭한 학생들이 있습니다. 훌륭한 학생은 똑똑하고 창의적일 뿐 아니라, 독립적입니다. 그들은 지도 교수가 따로 알려주거나 시키지 않아도 중요한 질문을 할 수 있으며, 그러한 질문을 효과적으로 해결하기 위해 어떤 실험을 설계하고 수행해야 하는지를 자연스럽게 알고 있습니다. 

Q. 2016년도부터 6년째 연세대학교 석좌교수로 재직하고 계시는데요, 어떻게 연세대학교와 연을 맺게 되셨는지요?

연세대 총장실에서 연락이 와서 제게 연세대 객원석좌교수(visiting distinguished professor)가 되는 데 관심이 있는지 물었습니다. 그 당시 나는 한국에 방문해 본 적이 없었고, 이 일이 흥미로울 것이라고 생각했습니다. 처음 방문했을 때, 연세대는 너무나 훌륭한 대학이었고, 연세대의 교육 및 연구 환경을 발전시켜 앞으로 더욱 훌륭한 대학으로 발돋움하는 데 제가 도움을 줄 수 있다면 의미가 있을 것이라고 생각했습니다. 또한 두 번째 방문 때, 연세대 고등과학원의 원장이신 천진우 교수님을 만나서 IBS 나노의학연구단에 과학자문위원으로 참여하기로 결정했습니다. 

Q. 최근 과학계에서는 학제 연구의 중요성이 부각되고 있으며, 학제 연구(interdisciplinary research)를 지원하는 연구 센터들이 많이 생기고 있습니다. 연세 고등과학원 및 IBS 나노의학연구단 역시 팀 사이언스(Team Science)에 기반을 둔 학제 연구에 초점을 맞추고 있습니다. 이러한 방향성에 대해 어떻게 생각하시는지, 그리고 더 나아지기 위한 조언을 부탁드립니다.

저는 공동 연구가 중요한 과학적 문제를 해결하는 열쇠라고 믿습니다. 그렇기 때문에 연세대 고등과학원이 팀 사이언스를 장려하고 협력적 연구 환경을 조성하기 위해 많은 공을 들이고 있는 것이 매우 중요하다고 생각합니다. 제가 있는 UC 버클리에도 Jennifer Doudna 교수(2020년 노벨 화학상)가 이끄는 Innovative Genome Institute (IGI) 가 비슷한 철학을 가지고 운영되고 있습니다. IGI는 공통된 관심사를 가진 다양한 분야의 과학자들을 모집해 다학제 연구를 이끌고 있습니다. 그들은 CRISPR/Cas의 메커니즘 연구를 비롯해 다양한 연구에 적용될 수 있는 다른 형태의 유전자 편집 기술에 대해서 함께 연구합니다. IGI가 지속적으로 훌륭한 연구 결과를 만들어가며, 버클리 캠퍼스 전역에서 저명한 과학자들이 더 크고 더욱 도전적인 목표를 위해 함께 협업하기 위해서 센터로 오고 있습니다. 이러한 학제 간 연구를 장려하는 연구소/센터는 대부분의 대학이 가지고 있는 한계점을 극복할 수 있습니다. 연구 센터에서 중요한 과학적 주제를 다룬다면 공통 관심사를 가진 다른 학과들의 교수진을 리쿠르팅해 공동 연구를 할 수 있습니다. 이는 연세대 고등과학원 그리고 하버드/MIT의 세계적인 연구 기관인 Broad Institute 및 Whitehead Institute의 운영 철학과 매우 유사하다고 생각합니다. 

저 역시 ASAP Initiative라는 가상의 파킨슨병 연구소를 이끌며 전 세계 과학자들이 물리적 경계 없이 협업할 수 있는 플랫폼을 만들고, 파킨슨병을 치료하기 위한 다학제 팀-기반 과학을 육성하고 있습니다. 

Q. 위 답변과 관련해 교수님께서 현재 Scientific Director로 있는 ASAP 프로그램에 대해 조금 더 자세히 이야기해 주실 수 있나요? 

파킨슨병에 관심을 갖게 된 개인적인 이유가 있습니다. 제 아내는 오랜 기간 파킨슨병을 앓다가 최근 세상을 떠났습니다. 제 아내가 병상에 있는 동안, 구글의 공동 창업자인 세르게이 브린과 ASAP 프로그램 설립 논의를 한 적이 있습니다. 그는 질병의 근본적인 분자적 메커니즘을 규명할 수 있는 연구를 지원하는 데 큰 관심을 보였습니다. 그렇기 때문에 ASAP 프로그램은 약물 개발과 같은 임상적 측면보다는 파킨슨병의 기원 및 진행의 근본적인 메커니즘을 규명하기 위한 연구를 지원하고자 합니다. 

제 아내가 세상을 떠났을 때, 저는 ASAP로부터 Scientific Director가 돼 달라는 요청을 받았습니다. 저는 당시 큰 슬픔에 잠겨 있었지만, 본 initiative가 파킨슨병 연구에 매우 가치 있는 일이 될 것이라 믿었기에 요청을 받아들였습니다. 저희 연구 프로그램을 기획하며 저는 성공의 핵심 척도가 서로 다른 전문 지식을 가진 사람들이 의미 있는 협업을 하도록 장려하는 것이라고 결정했습니다. 공동연구를 장려하는 다양한 정부 프로그램이 있지만, 많은 경우 연구자들은 눈앞에 보이는 연구비를 받기 위해 협업을 하는 시늉만 하는 경우가 많습니다. 저희는 진정으로 팀-기반 연구를 할 수 있기를 원했고, 협업에 대한 실제적이고 진정한 관심과 경험을 가진 사람들을 원했습니다. 그렇기 때문에 협업 연구를 성공적으로 진행한 경험이 있는 3~5명 교수로 구성된 팀을 모집하고 있습니다. 저희가 선정 과정에서 가장 중요하게 생각한 것은 연구자들이 팀 사이언스에 대한 강한 의지를 가지고 있으며 함께 일하는 방법을 알고 있는지입니다. 

선정된 팀에게는 3년간 900만 달러라는 많은 연구비를 지원합니다. 지난 3년간 우리는 총 18개국, 80개 기관에서 35개 팀으로 구성된 163명의 연구자를 선정했습니다. 우리는 물리적 제약을 뛰어넘는 협업을 위해 온라인 가상 플랫폼을 구축했으며, 그 안에서 연구자들은 직접 만날 필요 없이 가상으로 협업하고 참여할 수 있게 됐습니다. 저희 프로그램이 아니라면 교류가 쉽지 않았을 분야의 연구자들과 만나 아이디어와 정보를 공유하고, 공동의 목표를 세워 이루고자 협업하는 것을 봤습니다.

Q. ASAP는 정말 크고 원대한 프로젝트인 것 같네요. 이니셔티브는 몇 년짜리 프로그램이고, 예산은 얼마 정도인지 아시나요? 

ASAP 이니셔티브는 10년으로 기획됐습니다. 선정된 연구팀은 최소 3년 이상 지원을 받습니다. 저희는 연구자들에게 이미 5억 달러 이상을 투자했고, 저는 총 투자액이 10억 달러 이상이라고 생각합니다. 심지어 저는 저희 프로그램의 예산을 본 적이 없으며 연구자를 선정함에 있어서 상한선이 없습니다. 저희 프로그램은 아주 부유한 후원자들을 가지고 있기 때문입니다. 저는 ASAP 이니셔티브가 저희 과학계 및 인류 사회 전체에게 아주 멋진 기회라고 생각합니다. ASAP를 통해 많은 연구자들이 함께 힘을 합쳐서 이전에 시도되지 않은 연구를 해 파킨슨병 치료를 위한 약물 발견의 foundation이 될 새로운 원리를 규명하기를 바랍니다.

Q. 저도 ASAP 프로그램이 언젠가 파킨슨병의 미스터리를 풀 수 있길 바랍니다. 제 생각에는 ASAP와 같은 성공 사례를 통해 연구자들이 함께 팀-기반으로 일하는 연구 환경을 고무시키는 좋은 방법이 될 수 있을 것 같은데요. 아시다시피 많은 학계의 연구자들은 대부분 독립적으로 일하는 성향이 있는데 어떻게 보시나요?

전통적으로 학계는 독립적인 연구에 대한 보상 구조는 있으나, 훌륭한 팀-기반 공동연구에 대한 보상은 미비합니다. 최근 많은 연구자들이 협업의 중요성에 대해 이야기하고 실제로 협업을 해 이전에 불가능했던 연구 결과를 만들어냅니다. 그러나 그러한 협업 연구를 고무시키고 독려하는 보상 체계는 약하다고 생각합니다.

그렇기 때문에 저는 학계가 팀-기반 연구를 보상해 주는 시스템을 마련해야 한다고 믿습니다. 네이처(Nature), 셀(Cell), 사이언스(Science) 등 우수 논문 출판도 중요하지만, 성공적인 협업을 했을 때도 연구자들의 승진이나 연구비 수주에 높은 점수로 반영이 돼야 합니다. 실제 기업과 현실 산업에서는 다양한 분야의 전문가들이 팀으로 일해 훌륭한 작품을 만들어내지만, 학계에서는 아직 그런 부분이 부족합니다. 

Q. 이번 방한 일정 중 연세대 학부생을 대상으로 YNDC(Yonsei Nobel Dream Creators) 강연 및 런치 멘토링을 진행하셨습니다. 연세대 학생들에 대한 소감과 미래 과학자들에게 전해 주고 싶은 조언이 있다면요?

제 강의에 참석한 학생들은 놀라울 정도로 깊이 있는 질문을 했습니다. 연세대 학생들은 모두 좋은 교육을 받았고 똑똑한 것 같았습니다. 그러나 저는 학생들이 본인 커리어에 대해서 조금 더 모험적이었으면 좋겠습니다. 저는 학생들이 집과 같이 안전한 곳에 머물지 않고 새로운 장소에 가서 경험해 보고, 새로운 방향성을 탐구하고 도전해야 한다고 생각합니다. 이와 같은 모험심은 과학자들에게 특히 중요합니다. 성공적인 과학자들은 기꺼이 위험을 감수하고 새로운 것을 시도해 봐야 하기 때문입니다. 과학자는 끊임없이 배우면서 새로운 것에 도전해야 합니다.

Q. 학생들이 과학에 흥미를 갖고 연구에 매진하게 할 수 있는 교수님만의 특별한 방법이 있다면 어떤 게 있을까요?

저는 학생들이 수업을 열심히 잘 듣는 것만으로는 부족하다고 생각합니다. 과학에 관심이 있다면 연구실에 조인해 실제 연구와 실험을 해 봐야 합니다. 저는 학생들이 실제로 연구를 경험해 봐야 본인의 성향과 흥미 그리고 적성에 연구가 잘 맞는지 알 수 있다고 생각합니다. 저는 이 부분은 연세대 고등과학원에서 매우 활발히 잘 진행되고 있다고 생각합니다. Science Factory 및 학부연구인턴 프로그램 등을 통해 학부생들에게 연구를 배울 수 있는 많은 기회를 주고 있으며 실제로 많은 학생들이 참여하고 있는 것 같습니다.

Q. 보다 많은 학생들이 본인의 커리어로 기초 과학 연구자를 선택할 수 있도록 동기 부여를 할 수 있는 시스템이 있다면요?

제가 대학원생이었을 때 박사 과정 학생들은 모두 교수가 되고 싶어 했습니다. 당시에는 그게 유일한 선택지였기 때문입니다. 하지만 지금은 완전히 다릅니다. 과학을 할 수 있는 기회는 이제 훨씬 더 다양해졌고, 다양한 분야에서 더욱 큰 보람과 행복을 느끼며 과학을 할 수 있습니다. 제 대학원생과 포스닥들 역시 상당수가 생명 공학 기업에서 일하며 더 크고 공통된 목표에 기여하는 팀 과학을 할 수 있습니다. 과학에 관심이 있는 학생들은 단순히 교수가 되는 것뿐 아니라, 보람 있고 흥미로운 기회가 많기 때문에 연구와 기초 과학에 대해 더 진지하게 고려해 봐야 합니다. 

Q. 윤석열 대통령 취임식에 초대받아 참석해 알고 있겠지만, 대한민국이 과학기술 5대 강국으로의 도약을 목표로 하고 있는데 이를 실현할 수 있는 방법에 대한 조언을 부탁드립니다.

대통령은 국민들이 과학의 중요성을 인정하고 존중하기를 원했습니다. 또한 한국 정부는 기초과학에 더 많은 투자를 약속했습니다. 그러나 말로 약속하는 것과 실제로 실행하는 것은 또 다른 문제입니다. 일본 정부는 최근 일본 대학 및 연구소의 기초 과학 인프라를 개선하기 위해 650억 달러 투자를 발표했습니다. 이러한 수준의 대규모 정부 투자는 미국 과학의 성공 엔진이었습니다. 2차 세계 대전이 끝난 직후, 트루먼 대통령이 임명한 과학 고문은 매우 중요한 한 장의 편지를 대통령에게 전달했습니다. ‘Science – endless frontiers’라는 제목의 이 편지에서 기초과학발전이 곧 국력이고, 국가는 연구에 종사하는 과학자들에게 무제한 지원을 해줘야 하며 그들의 이익이 정부의 통제를 받지 않아야 한다고 했습니다. 이때 세워진 미국 정부의 정책은 기초 과학 연구에 대한 국가적 지원이 수 년에 걸쳐 엄청나게 증가하게 되는 발판을 마련했습니다. 국가적 투자를 통해 미국 과학은 비약적으로 발전했고, 노벨상 수상자의 대다수를 배출했고, 엄청난 이익을 만들어내는 생명 공학 산업을 창출했습니다. 미국 정부는 과학 연구에 장기간 대규모로 투자했고, 그 투자는 훌륭한 과학적 성과로 수십 배 이상 보상받았다고 생각합니다. 

Q. 대한민국의 기초과학 발전 및 향후 노벨상 수상자 배출을 위해 대학, 교육자, 그리고 연구자 개인이 각각 어떤 노력을 해야 할지요?

당연한 이야기겠지만 대한민국 학계와 정부의 목표가 노벨상 수상이 돼서는 안 됩니다. 한국 사회의 이익을 위한 발견이어야 합니다. 제 생각에 그것을 가능하게 하는 한 가지 방법은 뛰어난 재능을 가진 인재들을 믿고 그들에게 더 많은 투자를 해 더욱 큰 성공을 거두도록 장려하는 것입니다. 국가가 관심을 가지고 투자해야 하는 사람들은 근면, 창의성, 재능, 그리고 학문적 역량으로 자신의 능력과 성과를 보여준 인재들이어야 합니다. 

Q. 향후 대한민국의 과학자 중에서 노벨상 수상자가 나올 것이라 보시나요? 

당연합니다. 아직 때가 되지 않은 것일 뿐, 반드시 일어날 것입니다. 그 일이 더 빠르게 이뤄지려면 국가적으로 우수한 인재들을 더욱 우대하고 장려해 성공을 보상하는 시스템 및 제도가 있어야 합니다. 올해 노벨 화학상 수상자 Carolyn Bertozzi와 2020년 노벨상 수상자 Jennifer Doudna는 모두 UC 버클리 교수 출신으로 정말 잘 알고 지내는 동료입니다. 저는 그들이 젊은 조교수 시절부터 성장하는 것을 봤습니다. 그들은 믿을 수 없을 만큼 똑똑하고 활기차고 창의적입니다. 둘 모두 최고의 기관에서 아주 훌륭한 교육을 받았으며, 그들을 격려하고 빛나게 해 준 다른 훌륭한 선배 과학자들의 멘토링을 받을 수 있었습니다. 이를 통해 노벨상 수상뿐 아니라, 그들은 많은 회사들을 창업해 성공적으로 발전시켰고, 수백 명의 대학원생과 포스닥을 지도하면서 많은 위대한 발견을 해냈습니다. 그런데 아마 그들이 다른 평범한 사람들과 똑같이 평가받았다면, 그들의 학문적 우수성과 열정은 보상받지 못했고, 지금의 훌륭한 업적도 없었을 것입니다.