<종양을 유발하는 미세한 병원체>
과학자로 가장 행운아가 누구냐에 노벨상 수상자라고 이야기하는데 이론의 여지가 없다. 노벨상을 받으려면 연구 자체가 탁월해야하는데다 경쟁이 워낙 심하므로 노벨상 수상자에 버금가는 업적을 쌓았음에도 탈락하기 십상이다. 노벨상은 3명에 한 해 수여하기 때문이다.
노벨상이 어느 상보다 권위 있으므로 매우 까다롭게 심의하는 것으로 유명한데 이들 심사에 통과하여 노벨상까지 받았다는 것은 나름대로 모든 면에서 검증과 확인을 거쳤다는 것이다. 사실 아인슈타인도 여러 이유가 있었지만 무려 약 15년 동안이나 수상하지 못했다. 천하의 아인슈타인이 계속 노벨상 수상에서 제외되자 노벨상 자체의 위상에 문제가 될 정도였다.
문제는 이러한 철저한 검증을 거쳐 노벨상이 수여되었음에도 결론적으로 노벨상의 권위에 치명상을 준 수상이 한두 가지가 아니다. 그 대표적인 경우가 1926년 「암 연구에 대한 공헌」 즉 기생충이 암의 요인이라는 요하네스 피비게르(Johannes Fibiger, 1867〜1928)의 불멸(?)의 업적을 인정해 생리․의학상을 수여한 경우다.
1907년 결핵을 연구하던 피비게르는 결핵에 걸린 실험 동물을 해부하는 과정에서 3마리의 생쥐가 위암에 걸렸다는 사실을 발견했다. 암은 전염병이 아니므로 한꺼번에 3마리의 생쥐가 동일한 부위에 암이 생겼다는 것은 암을 유발한 공통인자가 있다고 추론할 수 있다.
스피롭테라 카시노마(Spiroptera carcinoma)라는 기생충으로 그들이 위암을 일으킨다는 것이다. 현재 학명은 공길로네마 네오플라스티쿰(Gongylonema neoplasticum)으로 그는 이 기생충을 발견한 공로로 수상했다.
그는 위암에 걸린 생쥐의 몸에서 공통적으로 발견된 기생충이므로 암과 관련있을 것으로 생각하고 이 기생충에 감염된 바퀴벌레를 생쥐에게 먹이를 주면서 위암이 발생하는지 관찰했다.
1,000 마리 이상의 생쥐들을 관찰한 결과 자신의 생각이 옳다고 확신했다.
암이 특정 외부 요인이 원인이 되어 일어난다는 것을 발견했다는 것은 효과적으로 암을 예방할 수 있다는 것을 의미한다. 한마디로 기생충만 박멸하면 암을 퇴치할 수 있다는 뜻이므로 학계가 환호했음은 물론이고 노벨상 수상으로 이어졌다.
문제는 많은 학자들의 그의 이론에 따라 같은 실험을 했지만 이들은 기생충을 생쥐에게 주입했는데도 어떤 생쥐에게서도 위암이 발생하지 않았다.
이와 같이 많은 학자들이 생쥐와 기생충을 연구했음에도 불구하고 같은 결과가 나오지 않다면 이는 결과를 잘못 판단했거나 고의적인 사기일 가능성이 있었다. 사건이 심각해지자 피비게르는 1926년 사망할 때까지 자신의 결론에 강력히 변호했다.
권위 있는 노벨상에서 이같은 실수가 일어난 요인으로는 당시에 비교적 새롭고 계속 증가하던 질병인 암에 대한 사회적 공포를 반영했기 때문이다.
우리들에게 익숙한 용어로 말한다면 악성 종양을 보통 암이라 하고, 양성 종양을 혹 또는 종양이라고 부른다. 암의 역사는 매우 오래됐는데 이집트의 무덤에서 골육종(asteasarcoma) 등의 소견을 가진 사람의 뼈가 출토된 것을 비롯하여 여러 종류의 암을 가진 유골들이 도처에서 발견되었다. 공식적으로 확인된 가장 오래된 암은 약 4,600년 전 이집트 기자의 대피라미드 공사에 참여했던 인부의 두개골과 갈비뼈 등에서 발견된 암 흔적이다. 이 암 환자는 대피라미드 공사에 동원된 인부들의 묘지 발굴 작업 중에 발견된 것이다.
암을 가르키는 ‘cancer’라는 말은 기원전 400년 경인 히포크라테스 시대로 거슬러 올라간다.
히포크라테스는 질병에 걸려 있는 한 여성의 유방에서 눈에 띄게 뻗어 있는 정맥을 관찰했다. 그리고 정맥의 모양이 꼭 게의 발을 연상시킨다하여 그 병에 카르시노스(karlinos)라는 이름을 붙였다. 게가 구덩이를 여러 개 파서 연결시켜 놓은 다음 그 안을 헤집고 다니듯이 바로 옆 조직을 파고 들어가는 것은 물론 피나 림프를 타고 옮겨 다닌다는 것을 뜻하는 것으로 보인다. 한편 종양학이라는 온콜로지(oncology)의 어원은 한 개의 암세포가 다수로 자란다는 뜻에서 그리스어로 다수를 뜻하는 온코스(oncos)에서 유래했다.
암을 발생시키는 원인에 대해서는 오랫동안 명확하게 밝혀지지 않았지만 히포크라테스 이래 수많은 사람들이 그 원인에 대해 답을 찾고자 했다. 서기 150년 경 그리스의 의사 갈레노스(Galenos)는 암의 원인이 우울증을 일으키는 검은 담즙의 과도한 분비 때문이라고 주장했다. 이 이론은 16세기까지도 정설로 통용되었다.
한때 암은 부도덕한 품행 때문에 발생한다고 설명되기도 했다. 그러다가 18세기 말 비로소 외부로부터 침입한 독소가 암을 발생시킬지 모른다는 의혹이 제기되었다.
19세기에 암을 유발하는 화학약품에 대한 경고가 난무했는데 병원체가 암 발생의 결정적인 요인일지도 모른다는 견해가 제기되었다. 감염이론은 한 동물에서 다른 동물로 암물질을 이식했을 때 암이 발생했다는 관찰을 근거로 한 것이다.
특히 특정한 세균(미생물)이 특정한 질병을 일으킨다는 코흐의 ‘특정병인론’에 의할 경우 기생충이 암을 일으킨다는 착상이 이상한 것도 아니었다. 그러나 그동안의 수많은 실험을 통해 미생물 감염에 의한 암 발생이 확인된 경우가 전혀 없었다는 점이다.
그의 연구가 당대의 학자들로부터 큰 반향을 얻은 것은 암이 전염병일지 모른다는 가설 때문이다. 한마디로 암이 페스트와 같은 치명적인 전염으로 발생할 수도 있다는 것이다.
그런데 피비게르의 기생충설은 그 추측에 결정적인 한 방을 날려주었다.
적어도 전염병이 아니라는 뜻으로 이는 당대 지식인들에게 큰 위안을 주었다. 그의 발견이 얼마나 중요했는지는 노벨상 수상 추천사로도 파악할 수 있다.
<노벨상 추천사>
‘전하, 그리고 신사 숙녀 여러분.
암만큼 무서운 공포를 가져다 주는 질병은 많지 않습니다. 암은 긴 고통과 괴로움의 질병이며 불치의 고통을 주는 질병입니다. 따라서 이 질병의 성질을 파악하기 위해 노력해야 하는 것은 당연하지만 그 성질을 발견하기까지는 멀고도 어려운 길을 헤쳐가야 합니다. 사실 암은 연구자들에게 언제나 분명치 않은, 그리고 해결되지 않는 문제입니다. 암의 원인을 오랫동안 연구해 온 거의 모든 연구자들은 언제나 좌절할 수밖에 없었습니다. 이런 상황에서 암의 병인을 밝히는 데 성공한 첫 연구자가 바로 피비게르 박사님이었습니다. 뿐만 아니라 그는 우리 스스로 만족해 왔던 가설을 보다 정확하고 명백한 이론으로 확립하였습니다.
오랫동안 우리는 암의 원인으로 기계적, 열적, 화학적 자극들, 그리고 방사능 등을 생각하여 왔습니다. 이런 추측을 바탕으로 직업적인 영향으로 암이 발병한다는 사실에 힘이 실어졌습니다. 예를 들어 방사선 학자들, 굴뚝 청소부들, 화학 약품을 생산하는 노동자들에게 발생한 암들이 방사선 또는 화학적 자극으로 발병된 암의 실례라고 믿었습니다. 그러나 이런 자극들을 인위적으로 가한 동물에게는 전혀 암이 발생하지 않았습니다.
몇몇 다른 사람들은 암과 관련된 미생물의 역할을 연구하였습니다. 이러한 연구는 종양성 동물유행병의 발병에서 비롯되었습니다. 그러나 발병 원인으로 ‘암 병원균’을 연구하는 과정에서도, 암을 발병시키기 위한 실험들은 모두 아무런 결실을 얻지 못했습니다. 암은 기생충과 같은 기생동물에 의해서도 발병되었습니다. 여러 자극으로 암의 발병을 유도했던 노력들이 수포로 돌아갔던 것처럼 균에 의한 암의 발병에 대해서도 아무것도 알아내지 못했습니다. 벌레가 암을 유발한다는 것을 실험적으로 증명하는 것 역시 불가능했습니다. 더구나 이 논제를 계속 지지하던 권위자들은 몽상가로 간주되기까지 했습니다. 실험으로 가설의 명확성을 증명하지 못했기 때문에 암의 원인에 대해서 그저 질문만 할 뿐이었습니다. 그러던 중 1913년, 피비게르 박사님은 마침내 암을 발병시키는 실험에 성공하였습니다.
그가 겪은 고된 연구 과정에 대해 많은 관심이 쏟아졌습니다. 1907년에 수행했던 연구 활동은 그의 이름을 널리 알리는 계기가 되었습니다. 그는 자신이 근무하던 도르파트의 연구소에서 암에 걸린 세 마리의 쥐를 발견하였습니다. 암은 쥐의 위에서 발견되었으며 이 암은 그때까지 알려지지 않았던 새로운 것이었습니다. 그는 이 새로운 암의 중심에 스파이롭테라과에 속하는 기생충이 존재하고 있음을 기록하였습니다.
하지만 피비게르 박사님은 암의 생성과 기생충 사이에 존재하는 연관성을 입증하지 못했습니다. 발병한 쥐의 종양 조직은 기생충과 그 알을 포함하고 있었으며 그는 건강한 쥐에게 이것을 먹여 암을 유발시키고자 했습니다. 그렇지만 이 실험도 실패로 돌아갔습니다. 그 후 피비게르 박사님은 다른 기생충과 마찬가지로 이 기생충도 다른 동물에 기생함으로써 알에서 성충으로 자랄 것이라고 생각하고 1,000마리나 되는 쥐를 사용하여 1907년에 발견한 암을 다시 발병시키기 위해 노력했지만 모두 실패했습니다. 그러던 중에 피비게르 박사님은 우연히 코펜하겐의 설탕 정제공장에서 그가 찾고 있는 암이 발병한 상당수의 쥐를 발견하였습니다. 이 쥐들의 암에는 1907년에 발견한 것과 같은 기생충들이 있었습니다. 그 당시 공장은 바퀴벌레가 들끓었고 결국 피비게르는 이 기생충이 바퀴벌레를 숙주로 이용하고 있음을 알게 되었습니다. 바퀴벌레가 쥐의 배설물을 먹음으로써 기생충의 알은 바퀴벌레로 옮겨가고 이 알들은 바퀴벌레를 통해 영양을 섭취해서 유충이 됩니다. 그리고 선모충처럼 곤충의 근육에 존재하다가 쥐들이 이 바퀴벌레를 먹음으로써 유충이 쥐의 위로 옮겨가게 되고, 거기에서 다시 선충으로 자라는 것이라고 생각했습니다.
피비게르 박사님의 생각대로 건강한 쥐에게 스파이롭테라 유충이 있는 바퀴벌레를 먹임으로써 수많은 쥐의 위에서 암이 발병되었습니다. 이로써 그는 정상세포를 암적인 세포로 변화시키는 실험에 처음으로 성공하였습니다. 이 실험은 암이 언제나 기생충에 의해 생기는 것이 아니라 외부 자극으로도 유발될 수 있다는 분명한 사실을 알려주었습니다. 이것만으로도 이 발견은 중요한 의미가 있습니다.
그러나 피비게르 박사님의 발견에는 또 다른 큰 의미가 있습니다. 실험으로 암을 발병시켜 매우 중요하고 필수적인 방법을 암 연구에 적용할 수 있게 된 것입니다. 그리고 이런 방법이 적용되면서 암에 관해 알려지지 않은 많은 것들을 명확하게 밝힐 수 있게 되었습니다. 피비게르 박사님의 발견으로 암 연구는 크게 발전하였습니다. 여러 면에서 암 연구가 침체기에 접어들어갈 때, 피비게르 박사님의 발견은 암 연구에 새로운 활기를 불어넣어 주었습니다. 우리는 그의 발견을 기반으로 암의 본질에 관해 계속 연구할 수 있게 되었고 가치 있는 결과들을 얻을 것이라고 기대하고 있습니다.
따라서 우리는 피비게르 박사님을 어렵게만 여겨 왔던 암 연구의 개척자로 기억할 것입니다. 피비게르 박사님의 연구를 비평한 수많은 사람들 중에 암 전문가인 영국의 아키발드 레이취 박사는 이렇게 말했습니다. “피비게르 박사님은 우리 세대의 실험 의학에 큰 공을 세웠습니다. 그는 앞으로 계속 성장해 나갈 중요한 진실의 틀을 마련하였습니다.” 그리고 이 연구 업적으로 피비게르 박사님은 오늘 1926년 노벨 생리•의학상을 수상하게 되었습니다.
존경하는 요하네스 피비게르 박사님.
당신은 암의 원인을 연구하기 위하여 수년 동안 갈고닦은 기술들을 유감없이 발휘하였습니다. 예리한 관찰, 성실하고 꾸준한 연구를 통해 확신이 없던 하나의 가설을 믿을 수 있는 사실로 확립해 주었습니다. 그리고 이로 인해 우리는 암에 관한 중요한 사실들을 많이 알게 되었습니다. 이와 동시에 암 연구에서 지금까지 풀리지 않던 문제들의 해결책도 제시하였습니다. 아직까지 별로 연구되지 않던 이 분야에 활력을 불어넣었으며 새로운 연구자들을 자극하여 암 연구를 지속할 수 있게 했습니다. 이제 우리는 암을 완전히 이해하고 그 문제를 해결할 수 있는 날을 기대하고 있습니다. 만약 그날이 온다면 우리는 그동안의 험난했던 연구과정을 돌아보면서 당신의 이름을 가장 먼저 떠올릴 것입니다. 그리고 개척자이자 선구자로서 당신을 영원히 기억할 것입니다.
이에 카롤린스카 연구소는 1926년 노벨 생리•의학상 수상자로 당신을 선정하였습니다. 연구소를 대표하여 따뜻한 축하 인사를 전해드리며 전하께서 상을 수여하는 이 자리에 당신을 모시게 된 것을 영광으로 생각합니다.‘
<먹튀에서 복권>
노벨상 추천사처럼 폭발적인 기대를 갖고 피비게르가 노벨상을 수상했지만 곧바로 노벨상의 오점이자 실수로 먹튀가 되었음은 물론이다.
이의 파장은 생각보다 심각했다. 우선 그의 노벨상 수상으로 직접적인 피해를 입은 사람들은 당시의 유명 암 연구자들이다. 피비게르에 대한 잘못된 수상으로 인해 노벨위원회가 암 관련 연구자에게 노벨상 수상을 극히 기피했다.
실제로 피비게르 이후 암 연구자가 노벨상을 수상한 것은 40년 후인 1966년 프랜시스 페이튼 루스였다. 그런데 그가 노벨상을 받게 된 연구는 1910년에 발표된 것으로 피비게르의 노벨상 수상보다 무려 15년 전이다. 그럼에도 그가 노벨상을 받을 수 있었던 것은 루스의 연구가 과학적으로 완전히 입증되었고 더불어 루스는 그때까지도 살아 있었다.
피비게르에 의한 피해자로는 일본의 야마기와 가쓰사부로와 이치카와 고이치가 유명하다. 두 사람은 토끼 귀에 콜타르를 바르는 등 지속적으로 자극을 줌으로써 인공적으로 암을 발생시키는 데 성공했다. 1915년에 발표된 이들의 연구 결과 역시 피비게르와 동일한 1926년 노벨 생리의학상 후보로 추천됐다.
그러나 당시 다수의 심사위원들이 피비게르의 손만 들어주었다. 사실 외부 자극 및 실험실에서의 암 유발 성공 시점만 놓고 보면 피비게르가 야마기와보다 2년 앞서 있는 것은 사실이다. 그럼에도 그의 연구가 많은 사람들에게 인정되어 야마기와는 4번이나 노벨 생리의학상 후보로 추천됐으나 결국 수상하지 못한 채 세상을 떠났다.
문제는 피비게르의 기생충 발암설이 엉터리 이론으로 매도되었지만 이후 실제로 기생충이 암을 유발한다는 사실이 밝혀졌다. 주로 오염된 물에서 목욕할 때 감염되는 방광주혈흡충은 방광암을 일으키면, 익히지 않은 민물고기를 먹으면 감염되는 것으로 알려진 간디스토마는 담도암을 유발한다.
방광주혈흡충은 방광정맥총에 매일 수백 개의 알을 놓아 수많은 궤양을 발생시킨다. 그로 인해 생긴 염증이 비정상적인 세포 증식을 불러오면 방광암으로 발전할 수 있는데, 방광주혈흡충의 감염은 암 발생 위험을 약 5배 높이는 것으로 알려졌다.
과거 한국인에게 특별히 많았던 간디스토마는 과거부터 담도암의 발병에 관여하는 것으로 알려졌었다. 그런데 최근 연구에서 간디스터마는 충체 내에 헬리코박터균을 지닌 것으로 밝혀졌다. 즉, 간디스토마와 그 속에 있는 헬리코박터균이라는 두 병원체가 담도암을 유발시키는 공범으로 지목된 것이다. 2005년 노벨 생리의학상은 헬리코박터균 감염이 위암의 주요 원인임을 밝혀낸 베리 마셜과 로빈 워렌에게 돌아갔다.
스피롭테라의 가까운 친척인 스피롭테라 루피(Spiroptera lupi)는 개에 기생하는데 식도암을 유발한다.
피비게르의 연구는 비록 오류로 밝혀졌으나, 기생충이 암을 유발한다는 그의 가설은 실제로 증명된 셈이다. 결론을 말한다면 그의 연구를 기반으로 시작된 연구들을 통해 실제로 다양한 기생충들이 암을 유발한다는 사실이 밝혀졌기 때문이다.
참고문헌 :
「한국과학자가 계기 마련한 올래 화학상」, 강석기, 과학동아, 2000년 11월
「기생충이 정말 암을 유발할까」, 이성규, 사이언스타임즈, 2017.11.20
「60년 만에 노벨상을 낳은 기생충, 도대체 왜」, 윤상호, 동아일보, 2020.08.17
『바다를 건너는 달팽이』, 권오길, 지성사, 1998
『의학사의 숨은 이야기』, 예병일, 한울, 1999
『과학사의 유쾌한 반란』, 하인리히 찬클, 아침이슬, 2009
『하리하라의 청소년을 위한 의학이야기』, 이은희, 살림, 2014