Kim Byung-dong
Kim Byung-dong

By Kim Byung-dong

It was September 2009 at Cold Spring Harbor Laboratory in Manhattan where an annual meeting on DNA replication and chromatin structure was held. During the conference, I met James Watson in his office of the former president of the CSHL and chancellor of the Watson School of Biology. He was very active at his age of 81. I gave him my recently-published book “Secret of the Unsolved Double Helix, Foldback Intercoil DNA” and he gave me in return a book on CSHL authored by his wife.

Then he told me an insightful story. In the 1980s-90s, the U.S. launched a “war against cancer,” under Watson’s leadership. Genes responsible for cancer were found. Molecular biology and medicine made vast strides, but cancer patients’ incidence did not drop nor did cure rates improve, leading him to believe the direction of the war against cancer was wrong to begin with.

Instead of isolating cancer-causing genes and using them for treatment, they should have followed a preventive strategy, which is being undertaken in Korea.

He pointed to the capsaicin synthase gene that was first identified in my molecular biology lab. Capsaicin, mainly responsible for the hotness of peppers, is known to have effects on pain relief, nerve soothing, obesity control and cancer prevention. It is natural to see fewer problems with obesity and cancer in countries where hot food consumption is high. No wonder Michelle Obama frequently appears on TV promoting the vegetable and hot pepper paste as part of America’s “war against obesity.”

While new drug development based upon synthetic chemicals faces challenges in increasing costs and safety regulations, new biopharm drugs based upon natural chemicals present a new paradigm with the possible help of biotechnology. That’s why scientists of related specialties and policymakers of this country need to put their heads together and develop effective measures.

In our daily food there are various natural chemicals that are good for the body. However, their content varies thousands to tens of thousands-fold depending on the variety and cultivation methods.

The best seeds and produce are made as a result of highly sophisticated science and technology such as breeding, plant production sciences, plant cell and tissue culture, plant pathology, molecular genetics, biochemistry, analytical chemistry, molecular biology, and bioinformatics. However, natural products, especially high molecular weight chemicals, are not very friendly for chemical synthesis and mass production. Medicinal herbs grow very slowly, and effective systems for cultivation and breeding are not established.

Each nation, by various international treaties, protects its native genetic resources from unauthorized transfer. This triggers international competition by all means. Well-established international genomics firms are now expanding their arena to even medicinal herbs and health foods by fusing science and technology.

It is time now for Korea to reinforce multidisciplinary R&D by breaking down the walls of specialization and encouraging the convergence of health foods and new drug development through the breeding of new seeds, production renovation and biotechnology. It should be emphasized that in developing new growth engines for an advanced economy, convergence of applied and basic research may prompt unexpected discoveries in science and quantum leaps in technology.

The writer is professor emeritus at Seoul National University Division of Plant Sciences. The opinions reflected in the article are his own. ― Ed.

<관련 한글 기사>

종자와 바이오의약을 잇는 신성장동력 산업에 주목하자

서울대학교 식물생산과학부 명예교수 김병동

2009년 9월 미국 뉴욕 맨해탄 근교 소재 콜드스프링하버연구소에서 열린 [DNA 복제와 크로마틴 연구] 학술회의에 참석한 기회에 그 연구소의 전임 소장이며 왓슨 생물학대학의 이사장인 제임스 왓슨 박사(당시 81세)를 그의 사무실에서 만나 나의 신간 [아직도 풀리지 않은 이중나선의 비밀, Foldback Intercoil DNA]를 전해 주고 그의 책을 한 권 받은 일이 있었다.

그 자리에서 그는 매우 의미 있는 얘기를 해 주었다. 1980-90년대 이래로 미국은 왓슨의 주도로 [암과의 전쟁]이라는 기치 아래에 막대한 국가 연구 사업을 추진해왔다.

암 유발 유전자도 밝혀졌고 분자생물학과 의약학은 많은 발전을 했으나 암환자 발병률과 완치율은 호전되지 않았다고 하면서 암과의 전쟁에서 목표설정이 애초에 잘못되었음을 인정한다고 말했다. 암 유발 유전자를 분리하여 치료에 쓰기보다는 예방에서 접근하는 전략을 세웠어야 했다면서 한국에서 하는 연구가 올바른 방향이라는 것이었다.

필자의 고추 분자유전학 연구실에서 캡사이신합성유전자(CS)를 분리한 일을 지칭하는 것이었다. 고추 매운맛의 원인 물질 정도로만 알려졌던 캡사이신은 사실은 진통, 신경안정, 항비만, 항암 등 생리효능이 좋은 것으로 밝혀지고 있다. 매운 음식을 잘 먹는 민족에 비만과 암 문제가 상대적으로 적은 것은 당연한 것이다.

미셸 오바마 대통령 부인이 텔레비전에 수시로 나와 채소와 고추장 애용을 강조하면서 미국의 [비만과의 전쟁]을 독려하는 것도 이유가 있는 것이다.

캡사이신합성유전자(CS) 분리가 왜 관심을 끄는가? 몇 가지 근본적으로 중요한 이유가 있다.

첫째, 이제까지 다수확, 내병성에 초점을 두어 온 육종에 품질과 건강 관련 육종의 길을 열은 것이다. 둘째, 채소뿐 아니라 약용식물에 포함되어 있는 항암, 항당뇨 등 각종 약리활성 물질의 유전자를 분리하여 연구할 수 있다는 가능성을 열었다. 셋째, 천연물질과 그 유도물질의 합성유전자를 분리함으로써 유전공학을 활용한 치료제 개발 및 대량생산의 가능성을 열었다.

이 분야는 현재 세계적으로 급성장 중이어서 연구비가 대폭 증강되었고 대규모 학회가 수시로 열리고 학술논문 수도 급증하고 있다.

합성화합물 기반 신약이 막대한 개발경비와 안전성 규제의 벽에 부딪치는 오늘날 천연물 신약이 유전공학과 맞물려 신약개발의 패러다임으로 새로운 물줄기를 열고 있다.

우리 나라도 더 늦기 전에 관련 분야 과학자와 정책 전문가들이 시급히 머리를 맞대고 대책을 강구해야 할 이유가 여기에 있다.

우리가 일상으로 먹는 건강식품에는 몸에 좋은 여러 가지 천연물들이 있다. 그러나 그 함량은 품종과 재배법에 따라 수천 수만 배 차이가 난다.

우수한 종자와 농산물은 육종학, 재배학, 식물세포조직배양학, 병리학, 분자유전학, 생화학, 분석화학, 분자생물학, 생물정보학 등 고도의 첨단과학기술이 종합되어 나오는 산물이다.

생약학, 약리학, 임상의학에서 신약물질을 연구개발하고 있지만 식물이 만들어내는 천연화합물, 특히 고분자화합물은 화학합성과 대량생산이 어려운 경우가 많다.

약초는 더디 자라고 대량 재배와 육종은 체계가 서 있지 않다. 국가마다 원산지 보호법으로 자국 생물자원 유출을 강력히 막고 있다. 이러한 상황에서도 선진국들은 온갖 지혜를 동원해 국제적 경쟁력 확보에 총력전에 돌입했다.

유전체연구사업이 국제협력으로 진행되어 왔는데, 이제는 생약과 건강식픔을 위한 식물의 유전체, 대사체, 단백질체 종합 국제컨소시엄이 구성되고 있다. 한국은 이제라도 심기일전해서 세분화된 전공의 벽을 허물어 융합학문을 지원함으로써 건강식품과 신약 개발이 신품종 육성, 재배법 개선, 생명공학과 연결되게 해야 한다. 선진국형 신성장동력을 위하여 응용과 기초가 함께하는 이 연구에서 뜻하지 않은 학문적 발견과 기술의 도약도 기대할 수 있음을 특별히 강조한다.


koreaherald@heraldcorp.com