사람들이 과학, 특히 내가 하는 생명과학을 받아들일 마음과 능력이 충분함에도 그렇게 하지 못하는 데는 교육 탓이 있다. 생명과학은 중학교와 고등학교에서 배우게끔 과정이 짜여 있다. 그런데 생명과학은 암기 과목으로 받아들여진다. 외우는 것을 좋아하는 사람들도 있지만 대부분은 싫어한다. 그러니 생명과학은 외울 것이 많은, 싫은 과목이 된다.
생명과학은 암기 과목이 아니라 스토리텔링 과목이다. 영어로 쓰인 수학 교과서는 영어가 유창하지 않아도, 수식에 익숙하다면 읽는 데 큰 어려움이 없다. 그런데 영어로 쓰인 생명과학 교과서는 다르다. 앞과 뒤를 설명해주고, 그림을 그려주고, 부분과 전체의 관계를 알려주어야 한다. 그래야 독자는 하나의 덩어리로 생명과학의 세계를 이해할 수 있다.
생명과학은 스토리텔링으로 소개하고 전체를 바라보는 눈을 가질 수 있게 가르쳐야 하는데, 이런 것들은 빠뜨리고 단순 지식만 외우게 하면 왜곡이 생긴다. 생명과학을 전공하겠다고 대학에 입학한 학생조차, 전체적인 그림을 그리지 못하고 부분적인 것들만 외우려고 하는 모습을 볼 때가 있다. ‘어떤 카이네이스(kinase)가 어떤 단백질을 너무 많이 인산화(phosphorylation)하면 전달 신호 스위치가 켜져서 질병의 원인이 되고……’와 같은 지식들은 제법 많이 알고 있다. 그런데 한 발자국만 벗어나면 어떻게 해야 할지를 모른다. 전체 그림을 그리고 있지 못하기 때문이고, 생명과학이 암기 과목이 되는 바람에 생기는 일이다. --- p.10~11

헌터 증후군은 IDS가 없어서 생기니, CHO 세포에서 IDS를 만들어 환자에게 주기적으로 투여한다. 그런데 말이 쉬워 주기적으로 넣어주는 것이지, 치료 현장의 상황은 말 그대로 난리다. 한국에서 헌터 증후군을 앓고 있는 환자는 70여 명 정도 된다고 한다. 환자들은 일주일에 한 번 병원을 방문해 몸속에 쌓인 뮤코다당체의 일종인 글로코사미노글리칸(GAG)을 없애는 치료를 받는다. 약 4시간 정도 정맥주사로 인공 IDS를 몸속에 넣어주면, IDS 효소가 천천히 피 안으로 퍼지면서 GAG를 분해한다. 문제는 치료 과정에서 면역반응이 생기는 환자들의 경우다.
우리 몸은 외부에서 들어온 물질을 적으로 여기고, 없애려 노력한다. 이를 면역이라고 부른다. 면역은 우직한(?) 면이 있어, 우리 몸에 좋건 나쁘건 공평하게 없애려 노력한다. IDS가 결핍되어 한 번도 정상적인 IDS를 만나보지 못했던 환자의 면역 시스템은, 기껏 주사로 환자에게 투여한 IDS를 외부 침입 병원체라 여기고 없애기 시작한다. 한 번 작동된 환자의 면역 시스템은 마치 급성 자가면역질환처럼 환자 자신을 공격한다. 공격이 심하면 환자가 죽을 수도 있다. 이런 경우 인공 IDS를 곧바로 맞을 수 없어, 우선 면역 능력을 일부러 떨어뜨리는 주사를 맞는다.
이렇게 일부러 면역을 떨어뜨리는 약을 맞고 인공 IDS를 2차로 투여받는데, 중증인 환자는 가족이나 보호자 없이 몸을 움직일 수 없을 정도다. 1년 동안 치료를 받으려면 치료제 비용만 약 수억 원에 이른다. 국가에서 90%를 지원해주지만 내야 하는 약값만 아직 수천만 원 남는다. 헌터 증후군 환자는 발달장애를 동반하며 환자의 기대수명은 10~20세 정도다.
의사 선생님은 다른 것은 되었고, 약이라도 먹는 방식으로 바꿀 수 있는 방법이 없겠냐고 연락해오신 것이었다. 고셔 병 치료제 엘리라이소도 효소대체치료 방식이고, 당근세포에서 만들었다는 소식을 듣고는, 한국에서 비슷한 일에 도전하고 있는 곳을 찾다가, 나에게까지 온 것이다. 현장은 언제나, 생각하는 것보다, 훨씬 절박하다. 절박한 상황 앞에 앉은 의사와 식물학자가 온갖 아이디어를 내기 시작한다. --- p.42~45

아그로박테리움은 식물에 기생하면서 자기에게 필요한 영양분을 얻는다. 어떤 이유로 식물 뿌리가 상처를 입으면, 식물은 상처 부위에 화학물질(아세토시린곤, acetosyringone)을 뿜어낸다. 아세토시린곤은 상처 부위에서 세포벽을 강화시키는 신호 역할을 한다. 그런데 아세토시린곤이 나타나면 아그로박테리움이 이 신호를 가로채 반응하기 시작한다. 화학물질과 반응한 아그로박테리움은 식물이 상처를 입은 부위로 자신의 DNA 일부를 주입한다. 식물로 침투한 아그로박테리움의 DNA는 식물이 종양을 만들도록 유전자를 조작한다. 식물 입장에서 보면 이건 뿌리에 생긴 암(근두암筋頭癌)이다.
암은 원래 자신이 만들지 않던 것을 많이 만드는 특징이 있다. 근두암에 걸린 식물은 오파인(opine)을 비정상적으로 많이 생산하며, 아그로박테리움은 그것을 영양분으로 이용한다. 아그로박테리움의 전략은 식물의 DNA를 바꾸는 강력한 것으로, 식물학자들은 식물 품종개량에 아그로박테리움을 이용해왔다.
아그로박테리움을 이용해 식물에서 항체 단백질을 만들 수 있지 않을까? 아그로박테리움에 의약품으로 사용할 항체 단백질 DNA를 주입하고, 이 아그로박테리움을 다시 식물에 침투시키면, 식물은 항체 단백질을 생산해낼 것이다.
트라스투주맙 항체 정보가 담긴 DNA를 아그로박테리움에 넣고, 다시 아그로박테리움이 식물세포를 형질전환할 수 있게 했다. 예상했던 대로 트라스투주맙 항체 단백질이 식물에서 만들어졌다. 그런데 생산되는 양이 너무 적었다. 대량으로 재배한다고 해도 약으로 사용하기에 너무 적은 양이었다. 그래서 바이러스에서 다시 해보기로 했다. 식물에 침투하는 담배모자이크 바이러스는 강력하다. 담배모자이크 바이러스에 담배 식물이 감염되면 순식간에 잎이 노랗게 변하면서 죽는다. 속도가 빠르고, 확산이 광범위하다. --- p.85~86

기술의 발달로 개인의 유전자 지도를 그려내는 데 50만 원 정도의 비용과 열흘 남짓의 시간이면 충분하다. 역시 과학의 발전으로 항원을 분석하고 항체를 찾고 만드는 것도 점차 빨라지고 있다. 즉 개인의 유전자를 분석해 ‘개인에게 특화된 질병 치료제와 항체 의약품’이라는 것도 가능할 수 있다.
그런데 바이오 의약품 분야에서 동물세포를 이용한 생산은, 셀트리온이나 삼성바이오로직스처럼 대기업들이 펼치는 규모의 경제 게임으로 넘어간 상황이다. 과학자들과 의사들은 병을 고칠 수 있는 항체를 계속 찾아내고 있지만, 임상시험에 적용할 중소 규모의 동물세포 기반 항체 단백질 생산 설비는 줄어든다. 규모의 경제 게임에 참여할 수 없는 기업은 시장에서 사라지게 마련이다. 그런데 식물에서부터 항체 의약품을 시작하면 어떨까?
과학자와 의사가 발달된 인간 유전체 검색 기술과 항체 단백질 개발 기술을 가지고 개인의 질병을 잡을 수 있는 항체를 찾는다. 둘은 식물로 항체 단백질을 만드는 식물공장에 찾아온다. 임상시험에 활용할 수 있을 만큼의 양을 만드는 데는 두 달의 시간과 컨테이너 식물공장 한두 개면 충분하다. 빠르게 임상시험을 해볼 수 있을 것이다. 생산도 마찬가지다. 컨테이너 한두 개면 환자 개인별로 평생 먹어야 하는 약을 계속 만들 수 있다. 나에게만 특화된 항체 신약을 만들 수도 있을 것이다. SF 소설 같은 이야기지만, 불과 10년 전에 전 세계 사람들이 스마트폰으로 연결될 것이라고 생각한 사람은 없었다는 점을 생각해보면, 꼭 SF소설 같은 이야기인 것만은 아니다. --- p.95~97

과학은 다들 A라고 알고 있던 것을, 사실은 B였다고 밝히는 일이다. 그래서 과학에는 선입견이 없어야 할 것 같은데, 과학계만큼 선입견이 강한 곳도 드물다. 한 번 아니라고 결론이 나면 아무도 거들떠보지 않는다. ‘바이오 의약품은 CHO 세포에서 만드는 거야!’라고 누가 내렸는지 알 수 없는 결론이 나면, 그걸로 끝이다. 그런데 과학은 그렇게 하면 너무 재미가 없다. 아닐 수도 있고, 안 될 수도 있지만, 식물에서 바이오 의약품을 만들 수 있지 않을까? 혹시라도 만들면 사람들에게 도움이 되지 않을까? 마약 같은 이런 생각 때문에 과학을 한다.
과학은 대체로 누가 알아줄 것을 바라고 하는 것이 아니고, 돈이 될 것 같아서 하는 것만도 아니다. 국제 식물 분자 농업 학회가 있다. 전 세계에서 효소, 항체, 백신을 연구하는 과학자 300~500명 정도가 모인다. 이 사람들은 모여서 아프리카에 사는 가난한 사람, 병에 걸렸고 병을 치료할 약이 있지만 돈이 없어 약을 못 먹어 죽을 날을 기다리는 사람들, 어떻게 병에 걸렸는지도 모르고 심지어 지금 병에 걸려 있는지도 모르고 있는 사람들에게, 어떤 대책을 만들어줄 수 있을지 논의한다.
세상에 없는 것을 그렸다가 지웠다가를 반복하는 사람들이 과학자다보니 국제 식물 분자 농업 학회에 가보면 거기에서도 SF소설 같은 이야기들이 오고 간다. 예를 들어 최빈국에서는 환자에게 싼 약을 주는 것만으로 해결되지 않는다. 병에 걸리기 전에 막는 것이 중요한데, 최빈국 보건의료 시스템은 예방에도 취약할 가능성이 높다. 그래서 어떤 과학자들은 비누나 세정제에 예방약을 넣어, 일상생활에서 비누나 세정제를 쓰면 자연스럽게 AIDS와 같은 질병을 예방할 수 있는 연구를 한다. 학회에 가면 이런 이야기들이 오고 가는데, 누군가 와서 본다면 한심하다고 여길지도 모른다. 약효가 좋은 AIDS 치료제를 만들어 비싸게 팔 생각은 안 하고, 비누에 넣어 나눠줄 생각들을 하고 있으니 말이다. 그런데, 그런데 말이다. 그럴 수 있는 게 과학이다.